20573

۲۰۵۷۳

طراحي بهينه سازه هايي با مقاطع مركب فولاد و بتن

دكتري

زلزله

۱۳۹۷-۱۳۹۸

۱۳۹۷/۱۲/۱۹

دكتر علي كاوه

عمران

در اين تحقيق سعي شده، با استفاده از ابزارهاي مختلف بهينه‌سازي بلاخص الگوريتم‌هاي متنوع فراكاوشي، به بررسي برخي مسائل كاربردي مربوط به استفاده همزمان بتن و فولاد در سازه پرداخته شود. رويكرد اصلي يافتن قواعدي كاربردي براي عرضه به طراحان سازه بوده و تمركز اصلي بر دو موضوع بوده است. موضوع اول سقف‌هاي مركب با اجزائي همچون تيرهاي لانه زنبوري و اتصالات نيمه صلب بوده و موضوع دوم مهاربند‌هاي كمانش‌تاب بوده است. در اين تحقيق با استفاده از الگوريتم‌هاي فراكاوشي و با در نظر گرفتن كليه آثار تنشي، تغييرمكاني و ارتعاشي، بهينه‌سازي سقف‌ها براي شرايط مختلف صورت پذيرفت. همچنين بيش از 600 بهينه‌سازي براي قاب‌هايي با مهاربند كمانش‌تاب، با در نظر گرفتن آثار تنشي، تغيير مكاني و خستگي صورت پذيرفت. نتايج اين تحقيق در مورد سقف‌هاي مركب، نشان از اين داشت كه استفاده از اتصالات نيمه صلب، تيرهاي لانه زنبوري، و هر در نظر گرفتن هر دو عامل، به ترتيب 25، 30 و 35 درصد مي‌تواند مي‌تواند صرفه جويي ايجاد نمايد. همچنين استفاده از دال‌هاي عميق‌تر و پرهزينه‌تر مي‌تواند تا 10 درصد صرفه جويي در هزينه‌ها ايجاد كند و استفاده از الگو‌هاي برش نامتداول تيرهاي لانه زنبوري مي‌تواند 30 درصد در هزينه‌ها صرفه جويي ايجاد نمايد. نتايج اين تحقيق در مورد مهاربند‌هاي كمانش‌تاب، نشان داد كه استفاده از اين مهاربند‌ها بصورت طول كوتاه مي‌تواند تا 40 درصد نسبت به مهاربندهاي كمانش‌تاب سنتي موجب صرفه‌جويي شود. همچنين زاويه بهينه و نسبت طول بهينه در اين مهاربندها به ترتيب برابر با 37 تا 42 درجه و 1/0 تا 3/0 درصد است. در بخش پاياني نيز به به بررسي بهينه‌سازي قاب‌هاي خمشي پرداخته شد و سوله‌ها، قاب‌هاي خمشي سه بعدي و جانمايي اتصالات گيردار براي بهينه‌سازي مورد بررسي قرار گرفتند.

1398/03/12

Structural design optimization of composite steel-concrete

6/2/2019 12:00:00 AM

In the present research we try to solve some design problems of the composite structures using metaheuristic optimization algorithms. Finding the applicable results for the designers is the main aim. Composite floor optimization and the buckling restrained braces (BRB) optimization are the main objectives of this research. The compressive capacity of the concrete is the good fature of the composite floor systems and it can use for optimizing this type of problems. Also concrete power of confinement is a suitable means for avoiding the buckling in the optimized the braced frames. By considering stress, deflection, vibration and practical constraints, the composite floor optimization was performed. Performing 99 optimizations and considering stress, drift and low cycle fatigue, reduced length BRB, the optimization is performed. Results show that for the composite floor, the use of semi rigid connections, castellated beams or both of these, can reduce the structural weight by 25, 30 and 35 percent, respectively. Also selecting a deck with higher price and considering different number of floor divisions can decrease the total cost of the floor. The results show that by selecting suitable angle and reducing the BRB length, the total cost of the braced frames can be reduced.