18982

۱۸۹۸۲

طراحي بهينه قابهاي بتني با استفاده از روش هاي CBO، ECBO، TWO

كارشناسي ارشد

سازه

1393

۱۳۹۶/۳/۲۲

دكتر علي كاوه

عمران

امروزه به دليل محدوديت نسبي منابع، بهينه سازي و استفاده بهينه از منابع و مصالح در ساخت انواع مختلف سازه ها، اهميت دو چندان يافته است. در اين راستا، هدف روش هاي متنوع بهينه سازي عبارت است از طراحي انواع گوناگون سازه، به گونه اي كه ضمن اقناع نمودن يك سري ضوابط آئين نامه اي، هزينه احداث سازه نيز كمترين مقدار ممكن شود. در زمينه بهينه سازي سازه ها علاوه بر روش هاي دقيق رياضي، از يك سري روش هاي تصادفي و تقريبي تحت عنوان روش هاي فراكاوشي نيز استفاده مي شود. هدف اين تحقيق، مطالعه كاربرد الگوريتم هاي فراكاوشي ابداع شده در دانشگاه علم و صنعت تحت عناوين بهينه سازي برخورد اجسام CBO، بهينه سازي توسعه يافته برخورد اجسام ECBO و بهينه سازي مسابقه طناب كشي TWO با يكي از معروف ترين الگوريتم ها در زمينه بهينه سازي يعني الگوريتم بهينه سازي ازدحام ذرات PSO در طراحي بهينه قاب هاي بتني مسلح به منظور كاهش هزينه هاي مصالح و ساخت و ساز و در عين حال پايدار و سازگار با محيط زيست ضمن ارضاء محدوديت ها و الزامات تعيين شده توسط آئين نامه بتن آمريكا است. در اين پايان نامه اثرات محدوديت طراحي برشي نيز به محدوديت هاي طراحي خمشي اضافه شد و قاب هاي مورد نظر با الگوريتم هاي CBO، TWO , ECBO و PSO بهينه شدند و يك مقايسه جامع بين نتايج اين الگوريتم ها انجام شد به گونه اي كه ستون ها براي بار محوري و برشي و لنگر خمشي و تيرها براساس بار برشي و لنگر خمشي بهينه شدند. دو نوع تابع هدف براي بهينه سازي مورد بررسي قرار گرفته است. تابع هدف هزينه مصالح و ساخت و ساز و تابع هدف ميزان انتشار كربن دي اكسيد در طي فازهاي مختلف توليد مصالح و فرآيند ساخت و ساز. با توجه به ماهيت گسسته بودن مقاطع در اعضاي بتن آرمه، متغيرها به صورت گسسته تعريف شده اند. با ساختن دو بانك اطلاعاتي از مقاطع تير و ستون، مشكل نامحدود بودن مقاطع بتن آرمه رفع شده است.

1397/03/21

6/11/2018 12:00:00 AM

The purpose of this study is a general comparative study between the algorithms developed at the university of science and technology called Colliding Bodies Optimization (CBO), Enhanced Colliding Bodies Optimization (ECBO), Vibrating Particles System (VPS) with Particle Swarm Optimization (PSO) for CO2 and cost optimization of reinforced concrete frames. The objective function of algorithms consists of construction material costs of reinforced concrete structural elements and carbon dioxide (CO2) emissions through different phases of a building life cycle which meets the standards and requirements of the American Concrete Institute’s Building Code related to flexural and shear design constraints. Columns are assumed to resist axial, shear forces and bending moments, while beams resist shear loads and bending moments. A number of benchmark test problems are optimized to verify the performance of these algorithms. In the first example frame, the objective function is implemented to minimize the structural cost and the uniformly distributed vertical load of w = 30 kN/m which is applied on every beam in the structure and the lateral loads of P = 10 kN are applied at each story. In the example’s frame, number two and three, the objective functions are minimizing the total cost and the CO2 emissions. Also twelve combination loading considered. For all examples, optimization is performed in two phases. In the first phase of optimization, Best design was obtained by bending limits and then the results which consist the optimized dimentions of beams and columns for the first phase is used for the second phase. In the second phase the best shear design is obtained.