22980

بهينه‌سازي قاب هاي سه بعدي با رويكرد جديد استفاده از مقاطع با شكل هاي مختلف ؛ مطالعه‌ي مقايسه‌اي

دكتري تخصصي

سازه

1399/10/14

دكتر علي كاوه

عمران

در كار حاضر، الگوريتم‌هاي تصادفي بهينه‌ساز (SO) و جستجوي پيشرفته سيستم ذرات (ACSS) براي بهينه‌سازي قاب‌هاي سه‌بعدي با استفاده از مقاطع جعبه‌اي در ستون‌ها طراحي شده است. الگوريتم تصادفي بهينه‌ساز يك بهينه‌ساز مبتني بر جمعيت و با استفاده از تكنيك جست و جوي رندم مي باشد. SO به‌عنوان يك الگوريتم بهينه‌سازي، فضاي جست‌وجو را براي يافتن بهترين جواب مورد بررسي رندم قرار مي‌دهد. چهار قانون ساده ، اكتشاف و بهره‌برداري خوبي را بدون استفاده از پارامتر براي اين الگوريتم فراهم مي‌آورد. الگوريتم ارائه شده دوم، نسخه پيشرفته الگوريتم جست‌وجوي سيستم ذرات است كه از قوانين حاكم كلمب در الكترواستاتيك و قوانين نيوتني حاكم در مكانيك استفاده مي‌كند. سه قاب سه‌بعدي در مقياس بزرگ با تعداد عضوهاي 147 و 1026 و 1935 براي نشان‌دادن تأثيرات استفاده از مقاطع جعبه‌اي در ستون‌ها با استفاده از آيين‌نامهAISC-LRFD بهينه‌سازي‌شده‌اند. كارايي استفاده از مقاطع جعبه‌اي شكل در ستون‌ها توسط اين دو الگوريتم با ساير الگوريتم‌ها كه از مقاطع I شكل استفاده كرده بودند مورد مقايسه و بررسي قرار گرفت. نتايج به‌دست‌آمده عملكرد موفقيت‌آميز استفاده از مقاطع جعبه‌اي در سازه‌هاي بزرگ در مقايسه با مقاطع I شكل را نشان مي‌دهد. استفاده از مقاطع جعبه‌اي در سازه 1935 عضوي باعث كاهش 66/12 درصدي وزن سازه گرديد. بر اساس نتايج به‌دست‌آمده استفاده از مقاطع جعبه‌اي در سازه‌هاي بلند به مهندسين طراح پيشنهاد مي‌گردد. همچنين عملكرد الگوريتم‌هاي جديد با ساير الگوريتم‌ها مورد مقايسه قرار گرفته است دارند.

1399/10/23

Optimization of 3D Frames with New Approach Using Different Shaped Sections; A Comparative Study

1/3/2021 12:00:00 AM

In the present work, Stochastic Optimizer (SO) and Advanced Charged System Search (ACSS) algorithms are designed for optimizing the 3D frame structures using box-shaped sections for columns. The SO is a population-based optimizer that random search method plays the primary role in this algorithm. As an optimization algorithm, the SO using random search and applies a different technique for finding the best solution. Four simple combination rules without any internal parameter provide an excellent exploration and exploitation for the SO. The proposed ACSS is an extended version of the charged system search (CSS), a metaheuristic algorithm that uses the electrostatics and Newtonian laws of mechanics under the Coulomb law conditions. Three large-scale 3D frames with 147,1026 and 1935 components are optimized using AISC-LRFD to show the efficiency of using the box-shaped sections for columns. The overall performance of these two algorithms with box-shaped sections is compared to other algorithms. The results show the successful implementation of using steel box-shaped columns compared to the large-scale frames with I-shaped sections. The use of box-shaped sections in the 1935 member structure reduced the weight of the structure by 12.66%. Based on the obtained results, the use of box-shaped sections in tall structures is recommended to design engineers. Also, the performance of proposed algorithms are compared to others.