۵-۲-۲-روشهای بهینهسازی
در این تحقیق، با بهره گرفتن از دو روش بهینهسازی گرادیانی SQP و الگوریتم ژنتیکی GA به بهینهسازی قابهای چند طبقه و چند دهانه منظم فولادی پرداخته شده است. نتایج عددی حاصل از بهینهسازی قابهای ارائه شده با یکدیگر مقایسه شدند. از طرفی با مقایسه کردن نتایج حاصل از این دو روش، کلی بودن جواب حاصل، نتیجه شد.
۵-۲-۳-مقایسه نتایج حاصل از این تحقیق و تحقیقات پیشین
گولی و بدراگلو ]۳۲[ یک بار سازه را تحت بارهای استاتیکی ثقلی بهینه نمودند و مقادیر متغیر طراحی حاصل را بعنوان کران پایین در نظر گرفتند، سپس با تحلیل دینامیکی وزن بهینه سازه را یافتند. آنها با بهینهسازی چند قاب برشی دو طبقه، اقتصادیتر بودن سیستم مهاربندی را برای تمامی قابها بسط دادند.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
معماری و مدحخوان ]۴۶[ نیز با مدل کردن و بهینهسازی قابهای کوتاه، نتیجه حاصل را در مورد اقتصادیتر بودن این نوع سیستم سازهای برای تمامی قابهای منظم فولادی بسط دادند.
کمشکی و ساکا ]۸۳[ تنها قابهای ساده مهاربندی شده با تکیهگاههای مفصلی را در نظر گرفتند و به اقتصادیتر بودن قابهای ساده مهاربندی شده همگرای ضربدی در برابر سایر سیستمهای مهاربندی دست یافتند.
در این تحقیق، با بهینهسازی لرزهای سه نوع قاب کوتاه (۴ طبقه و ۳ دهانه)، متوسط (۱۰ طبقه و ۵ دهانه) و بلند (۱۸ طبقه و ۷ دهانه)، تحت دو سیستم مقاوم لرزهای، (الف) سیستم دوگانه خمشی و مهاربندی شده، و (ب) سیستم خمشی، با تکیهگاههای صلب پرداخته شده است. از تحقیق صورت گرفته نتایج زیر حاصل میشوند:
سیستم (الف) در قابهای کوتاه نسبت به سیستم (ب) اقتصادیتر است ولی در مورد قابهای متوسط و بلند این نتیجه بلعکس میباشد. دلیل این امر احتمالآ این است که در قابهای مورد مطالعه، معمولآ قید تغییرمکان جانبی فعال نبوده و تحت زلزله اعمالی بارهای جانبی شدت لازم را ندارند که سیستم جانبی را وادار به واکنش نمایند. بنابراین، با توجه به اینکه تابع هدف وزن سازه است، مقاطع بادبندی در سیستم مهاربندی شده نیازی به وجودشان نیست و باعث سنگین تر شدن قاب شده اند. در صورتیکه از یک زلزله قوی با شدت بالا استفاده شود که تغییرمکانهای جانبی قابل توجهی داشته باشد، احتمالآ قید دریفت طبقه فعال شده و بادبندها وارد کار خواهند شد و ممکن است نتایج دو سیستم برعکس شوند.
روش SQP توانایی لازم در پیدا کردن نقطه بهینه سراسری را دارد، بنابراین میتوان با اطمینان کافی در بهینهسازی قابهای فولادی از آن استفاده نمود.
با افزایش اعضای سازه و در نتیجه تعداد متغیرهای طراحی، هزینه محاسباتی روش GA نسبت به روش SQP بطور قابل ملاحظهای افزایش مییابد.
بدلیل یکسان نبودن خصوصیات بار زلزله و بار استاتیکی معادل، استفاده از بارگذاری جانبی به جای بار زلزله، در رفتار کلی سازه تاثیر می گذارد. بار زلزله معمولا به تکیهگاههای سازه اعمال می شود و پاسخهای ناشی از آن، توسط مؤلفه های سختی، میرایی و جرم سازه تولید میشوند. در این تحقیق، بهینهسازی تحت اعمال مستقیم بار زلزله صورت گرفته است.
۵-۳-کاربردهای نظری و تحقیقی
ابزار و نحوه انجام هر پژوهش، بطور مستقیم به امکانات و شرایط موجود آن وابسته است. علاوه بر ابزار و امکانات موجود، با توجه به اهمیت پژوهش، تامین منابع مالی جهت پیشبرد تحقیق، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در نتیجه هر پژوهش، وابسته به زمان و مکان انجام آن، دارای محدودیت‌هایی در تهیه ابزار، امکانات و منابع مالی خواهد بود. در این گزارش، سعی شده که ابزار تحقیق، به گونه‌ای انتخاب شود که با حداقل امکانات و هزینه‌ها، به بهترین نحو، داده‌های لازم را بدست آورد.
این تحقیق در ابتدا، نیازمند انجام تحلیل استاتیکی و مودال سازه میباشد. در پژوهش‌های پیشین، محققین از نرم‌افزارهای تجاری جهت تحلیل دینامیکی سازهها به عنوان ابزار تحقیق استفاده کرده‌اند. در این تحقیق، توسط برنامه‌ای که در محیط MATLAB نوشته شده است، طیف پاسخ الاستیک زلزله مدنظر توسط الگوریتم خطی نیومارک محاسبه می شود، سپس با بهره گرفتن از FEM، تحلیل استاتیکی، P-Delta و دینامیکی طیف پاسخ انجام می شود. این برنامه، برای قابهای منظم فولادی دو بعدی نوشته شده است.
۵-۴- کاربردهای عملی
یکی از پیچیده‌ترین و ناشناخته‌ترین رخدادهای طبیعی زمین، زلزله است. با توجه به اینکه در دنیای امروز، اثرات نیروی زلزله جزء تعیین کننده‌ترین فاکتورهای طراحی سازهها میباشد، در نتیجه بخش وسیعی از دستورالعمل آیین نامه‌ها و همچنین تحقیقات پژوهشگران، معطوف به بارگذاری لرزهای میباشد. در این پایان‌نامه، اثرات زلزله بر بهینهسازی سازهها، مورد بررسی قرار گرفته و جهت انجام عملیات بهینهسازی، روش تحلیل دینامیکی طیف پاسخ از روی طیف پاسخ الاستیک زلزله مدنظر، پیشنهاد گردیده است. در کارهای عملی میتوان جهت بهینهسازی، شتاب زلزله ساختگاه را تعیین کرده و سپس براساس روش پیشنهاد شده در این پایان نامه، بار زلزله بر روی سازه مورد نظر را بصورت مستقیم با بهره گرفتن از تحلیل طیف پاسخ، به آن اعمال نمود. با در نظر گرفتن اثرات P-Delta و مدلسازی جرم سازه بصورت ماتریس جرم سازگار و همچنین محاسبه ضریب طول مؤثر اعضا، رفتار سازه به واقعیت نزدیکتر می شود.
۵-۵- پیشنهاد تحقیقات آتی
این پایان نامه، تحقیقی بر روی بهینهسازی سازه‌های گسسته، تحت بارگذاری لرزهای بوده که اساس عملیات بهینهسازی، با بهره گرفتن از اعمال بار لرزهای بصورت تحلیل دینامیکی طیف پاسخ بوده است. میتوان پیشنهاد تحقیقات جدیدی را برای انواع مختلف سازه‌های گسسته، با با انواع سیستم مقاوم لرزهای مانند قابهای ساده مهاربندی، مهاربندیهای واگرا و غیره عنوان نمود، همچنین روش تحقیق حاضر برای سازه‌های سه بعدی تعمیم داده شود. بعلاوه میتوان اثرات اندرکنش خاک و سازه را جهت بهینهسازی وارد محاسبات نمود. میتوان جهت مقایسه، به بهینهسازی سازهها تحت تحلیل تاریخچه زمانی پرداخت. همچنین میتوان با اعمال تحلیل الاستیک غیرخطی نتایج حاصل از طرح بهینه را با نتایج ناشی از تحلیل الاستیک خطی انجام شده در این تحقیق، مقایسه نمود. علاوه بر این، اثر اتصالات را میتوان با در نظر گرفتن تاثیر آنها بر روی سختی سازه، وارد محاسبات نمود.
منابع و مآخذ:
| [۱] | S. S. Rao, Engineering Optimization, John Wiley & Sons, Inc, 2009. |
| [۲] | G. C.Hart and K. Wong, Structural Dynamics For Structural Engineers, John Wily & Sons Inc, 2000. |
| [۳] | D. E. Grierson, “How to Optimize Structural Steel Frameworks," American Society of Civil Engineers, pp. 139-162, 1997. |
| [۴] | D. C. Schinler, “Design of Partially Restrained Steel Frames Using Advance Analysis and an Object-oriented Evolutionary Algorithm,” M.Sc. Thesis, Milwaukee, Wisconsin, 2001. |
| [۵] | G. N. Vanderplaats, Numerical Optimization Techniques for Engineering Design, London: McGraw-Hill, Inc., 1984. |
| [۶] | J. S. Arora, Introduction to Optimum Design, McGraw-Hill Book Company. |
| [۷] | A. Brandt, Foundations of Optimum Design in Civil Engineering, London: Martinus Nijhoff Publishers, 1989. |
