عنوان

تعیین موقعیت بهینه کمربندهای میانی در سازههای بلند با استفاده از الگوریتم ژنتیک

‭۷۹۵۲پ‬

per

تعیین موقعیت بهینه کمربندهای میانی در سازههای بلند با استفاده از الگوریتم ژنتیک

/سپیده محمدی سپاسی

: عمران

‮‭۸۲‬ص‬

چاپی

کارشناسی ارشد

مهندسی عمران-سازه

‮‭۱۳۹۱/۰۶/۲۵‬

تبریز

در تمام پروژه های طراحی مهندسین سازه سعی بر این دارند که کمترین مقدار مصالح را به کار ببرند .در سازه های بلند، به دلیل پیچیدگی و سختی اجرا، نیاز به تکنیک های بهینه سازی وجود دارد .بعد از اختراع بالابرها، شروع به ساخت سازه های بلندتر شد و بارهای جانبی بیشتر تاثیرگذار شد .با افزایش ارتفاع سازه، انعطاف پذیری جانبی افزایش می یافت و کاهش سختی جانبی سازه در اثر بارهای جانبی، آسیب های زیادی ایجاد می کرد .بتن وفولاد، در طراحی سازه های بلند بسیار قابل کاربرد می باشد .هر دو خصوصیات منحصر به فردی دارند اما هر کدام هزینه متفاوتی دارند .بنابراین زمانیکه هزینه مصالح مد نظر است، تعیین عملکرد بهینه آنها عامل کلیدی می باشد .در سازه های بلند، سیستم های باربر جانبی مختلفی از جمله قاب های برشی، خرپاهای برشی، قاب ها با هسته برشی، تیوپهای قابی و خرپایی، ...برای مقابله با این بار جانبی وجود دارد، اما در سازه هایی که هسته دارای صلبیت مناسبی نمی باشد، برای مقابله با بار جانبی از سیستم کمربندهای خرپایی و مهاربند بازویی استفاده می شود و تغییر مکان نسبی طبقات را به صورت قابل توجهی کنترل می کند .برای افزایش عرض موثر سازه از ستونهای کناری دورتادور محیط سازه استفاده می شود .هدف در این تحقیق، طراحی بهینه سازههای فولادی و تعیین موقعیت بهینه مهارهای بازویی در سازههای فولادی و بتنی بوده است .برای بهینه سازی از الگوریتم تکاملی ژنتیک استفاده شده است .موقعیت بهینه مهارهای بازویی در سازههای فولادی با در نظر گرفتن کمترین وزن سازه و در سازههای بتنی با در نظر گرفتن کمترین تغییرمکان بام و همچنین کمترین مجموع لنگرهای بالا و پایین مهار بازویی میباشد .بدین منظور ابتدا برنامهی تحلیل و طراحی اتوماتیک سازههای فولادی با رعایت تمام موارد آیین نامه ای در محیط نرم افزار ‮‭Matlab‬ نوشته شده است .سپس مقاطع بر اساس آیین نامه ‮‭AISC‬ تحلیل و طراحی شده است .سپس برای مقابله با تغییرشکل جانبی و تغییرمکان نسبی طبقات و وزن خود سازه اعمال شده بر پی سازه، در سازههای فولادی از مهار بازویی و هسته مهار شده استفاده شده است .موقعیت بهینه مهاربندهای میانی و تعداد آنها به کمک الگوریتم ژنتیک تعیین شده است .با تغییر دادن موقعیت مهار بازویی، سختی کل سازه به صورت قابل توجهی تغییر میکند، بنابراین برنامه نوشته شده این قابلیت را دارد که همزمان با اعمال مهار بازویی، کل اعضای سازه تحلیل شود و در صورت ضعیفیا قوی بودن دوباره طراحی شود تا اقتصادی ترین سازه بدست آید .با توجه به نتایج،در سازه فولادی با در نظر گرفتن یک مهار بازویی در موقعیت بهینه، ‮‭۳۰‬ کاهش تغییر مکان نسبی و با در نظر گرفتن دو مهار بازویی در موقعیت بهینه، ‮‭۴۱‬ کاهش بدست آمده است .همچنین ‮‭۱۷‬ کاهش وزن و ‮‭۱۶‬ کاهش تغییر مکان ماکزیمم نشان داده شده است .برای سازههای بتنی نیز برنامه تحلیل اتوماتیک در محیط نرم افزار ‮‭Matlab‬ نوشته شده است .برای مقابله با تغییرشکل جانبی و تغییرمکان نسبی طبقات و وزن خود سازه اعمال شده بر پی سازه، از مهار بازویی و هسته دیوار برشی استفاده شده است .مقاطع تیر و ستون و دیوار برشی برای بارهای ثقلی و جانبی و ترکیب آنها طراحی شده است .سپس موقعیت بهینه کمربندهای میانی به کمک الگوریتم ژنتیک تعیین میشود .لازم به ذکر است که در تمام مراحل الگوریتم ژنتیک برنامه این قابلیت را دارد که بعد از تغییر دادن موقعیت مهار بازویی، کل سازه برای تغییرمکان نسبی ‮‭(drift)‬ و سایر موارد آیین نامه ای کنترل شده است تا از نظر سازه ای قابل قبول باشد .با توجه به نتایج ‮‭۴۵‬ کاهش تغییر مکان نسبی و با در نظر گرفتن دو مهار بازویی در موقعیت بهینه، ‮‭۵۰‬ کاهش بدست آمده است .همچنین ‮‭۱۷‬ کاهش تغییر مکان ماکزیمم نشان داده شده است

rise building design such as: shear frames, shear trusses, frames with shear core, framed tubes, trussed tubes, super frames etc. However, the outriggers and belt trusses system is the one providing significant drift control for the building where the core alone is not rigid enough to resist lateral loads. Perimeter columns are mobilized for increasing the effective width of the structure. In this study, we have obtained Optimum locations of the outriggers in both concrete and steel structures. A novel evolutionary algorithm based upon genetic algorithm (GA) is used in this research. For steel structures GA is used for optimizing the top drift, displacement and reduction of the weight of the structure. For concrete structures, moments of outriggers, top drift is optimized. All analysis and design programs are written in MATLAB utilizing building codes for steel structures. Then, the outriggers and braced core is used to resist drift and displacement and weight of the structure. The results show appreciable decline in the deflection with the use of outrigger system. There is 30 reduction by the use of one outrigger at the effective level. Whereas 41 drop is achieved by the use of two outrigger levels. Also, weight of structure dropped 17 and maximum displacement dropped 16 with using outriggers. For concrete structures outriggers and shear wall core is used to resist drift and displacement and weight of the structure. The results show appreciable decline in the deflection with the use of outrigger system. There is 45 reduction by the use of one outrigger at the effective level. Whereas 50 drop is achieved by the use of two outrigger levels. Also, Maximum displacement dropped 17 with using outriggers -rise structures. Both have their unique qualities but can be distinguished by their unit price. Therefore, determining their optimum performance is a key factor when material price is of concern. There are numerous structural lateral systems used in high-rise buildings, the complexity of the solutions and the difficulty of their implementation, necessitate optimization techniques which are proven crucial for the desired outcome of the design concept. The race towards new heights has not been without challenges. After the invention of elevators, tall structures have continued to climb higher and higher facing lateral load effects. Usually, any increase in height is combined with unintended increase in flexibility and possible lack of stiffness or damping adds vulnerability for severe wind actions. Steel and concrete are the two most commonly used materials in the design of high-All design projects, regardless of their complexity or their structural approach, are governed by one major principle, that of using the minimum necessary material. For high

محمدی سپاسی، سپیده

فرزام، مسعود، استاد راهنما

کوهستانی، کامبیز، استاد راهنما

فرهمند آذر، بهمن، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی