25393

بهينه سازي طراحي سازه جاكت سكوي فراساحلي با در نظر گرفتن اتصالات اعضاء با استفاده از الگوريتم ژنتيك

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - مهندسي سواحل، بنادر و سازه هاي دريايي

1396

1399/11/26

دكتر ناصر شابختي - دكتر عباس يگانه بختياري

مهندسي عمران

با توجه به اينكه كشور ايران داراي منابع غني نفت و گاز در بستر دريا است، براي استخراج اين منابع نياز به احداث و به كارگيري سكوهاي دريايي است. با توجه به حجم بالاي مصالح استفاده شده در ساخت اين سازه ها و به طبع آن بالا بودن هزينه هاي ساخت و اجرا، فرآيند بهينه سازي اين نوع سكوها از اهميت خاصي برخوردار است. فرآيند بهينه سازي باعث كاهش وزن سكو شده و در نتيجه ي آن، ميزان برآيند نيروهاي وارده به سكو كاهش مي يابد. الگوريتم ژنتيك در دسته روش هاي تكاملي قرار مي گيرد كه يكي از دسته روش هاي نوين بهينه سازي مي باشد. در اين فرآيند، تابع هدف شامل حداقل كردن وزن سكو، متغيرهاي تصميم شامل قطر و ضخامت مقاطع لوله اي اعضاء مي باشد. قيود بهينه سازي نيز شامل كنترل هاي مربوط به تنش، كمانش و تغيير مكان سكو مي باشد. سازه مورد مطالعه در اين تحقيق، سكوي نفتي SPD19A واقع در آبهاي خليج فارس مي باشد. همچنين فرآيند بهينه سازي با استفاده از الگوريتم ژنتيك و ارتباط آن از طريق نرم افزار MATLAB با نرم افزار تحليل و طراحي سازه SAP2000 صورت مي گيرد. همچنين در كنار بهينه سازي اعضاء سازه، تاثير صلبيت و انعطاف‌پذيري اتصالات بر ميزان بهينه سازي و مقايسه نتايج اين دو حالت نيز مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا مدل اوليه را كه داراي اتصالات صلب مي باشد را بهينه سازي نموده‌ايم و مشاهده گرديد كه مدل بهينه شده 31 درصد سبك تر از مدل اوليه مي باشد. سپس اقدام به بهينه سازي مدل هاي انعطاف پذير نموده ايم. مدل هاي داراي انعطاف پذيري اتصالات شامل دو مدل، كه اولي از روابط شركت MSL و دومي از روابط آيين نامه API مي باشد را براي مدلسازي انعطاف پذيري اتصالات درنظر گرفته ايم. با مقايسه نتايج بهينه سازي دو حالت انعطاف پذير سكو با مدل اوليه مشاهده مي شود كه وزن بهينه المان هاي سازه اي سكو در حالت درنظر گرفتن انعطاف پذيري اتصالات با استفاده از روابط MSL حدود 34 درصد و با استفاده از روابط API حدود 35 درصد كاهش پيدا كرده است. لذا مشاهده مي گردد كه درنظرگرفتن انعطاف پذيري اتصالات بين 3 تا 4 درصد بر روي روند بهينه سازي در مقايسه با مدل صلب تاثير داشته است.

1400/07/26

Design Optimization of Offshore Jacket Platform Considering Members Joints by Using Genetic Algorithm

2/15/2022 12:00:00 AM

Due to the fact that Iran has rich oil and gas resources in the seabed, to extract these resources, it is necessary to build and use offshore platforms. Due to the high volume of materials used in the construction of these structures and the high cost of construction and execution, the process of optimization of this type of platforms is of particular importance. The optimization process reduces the weight of the platform and, as a result, reduces the amount of force applied to the platform. Genetic algorithm is in the category of evolutionary methods, which is one of the new methods of optimization. In this process, the objective function includes minimizing the weight of the platform, decision variables including the diameter and thickness of the pipe sections of the members. Optimization constraints also include controls for tension, buckling, and platform displacement. The structure studied in this research is the SPD19A oil rig located in the waters of the Persian Gulf. Also, the optimization process is done using genetic algorithm and its connection through MATLAB software with SAP2000 structural analysis and design software. In addition to the optimization of structural members, the effect of rigidity and local flexibility of joints on the degree of optimization and comparison of the results of these two modes were also investigated. First, we optimized the first model, which has rigid connections, and found that the optimized model is 31% lighter than the initial model. Then we try to optimize flexible models. Models with flexible connections include two models, the first of which is MSL's relationships and the second of API regulations relationships to model the flexibility of connections. Comparing the optimization results of the two flexible platform models with the initial model, it can be seen that the optimal weight of the platform structural elements in the mode of considering the flexibility of the joints using MSL relations is about 34% and using API relations about 35%. has done. Therefore, it is observed that considering the flexibility of joints between 3 to 4% has an effect on the optimization process compared to the rigid model.

الگوريتم ژنتيك , بهينه سازي وزن سكوهاي دريايي , انعطاف پذيري اتصالات , سازه جاكت فولادي , طراحي بهينه

Genetic Algorithm , Optimization weight of offshore platform , Joint flexibility , steel jacket structure , Optimal design