26207

بهينه¬سازي براساس تاب¬آوري جهت يافتن راه حل بهينه مقاوم سازي براي پل¬ قوسي شكل با استفاده از الگوريتم¬هاي بهينه¬سازي چند¬هدفه

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران - گرايش مهندسي زلزله

ورودي 97

1400/9/30

دكتر مرتضي رئيسي دهكردي

دكتر مهدي اقبالي

عمران

كشور ايران، از گذشته تا به امروز، زلزله¬هاي فراواني را تجربه كرده است. زلزله¬هايي كه خرابي¬ها و تلفات¬هاي بسياري را به جا گذاشته است. امروزه براي پيشبيني و كاهش خطرات و خسارات ناشي از زلزله¬هاي آينده مفهوم تاب¬آوري بسيار مورد توجه قرار گرفته است. هدف تاب¬آوري به حداقل رساندن خسارات اقتصادي و تلفات انساني و برگرداندن سيستم آسيب ديده به سطح عملكرد قبل از فاجعه، در كوتاه ترين زمان ممكن مي¬باشد. از جمله زيرساخت¬هاي حياتي كه بسيار زياد بايد مورد توجه قرار گيرند، پل ها و مسيرهاي ارتباطي مي¬باشند. زيرا هرگونه اختلال در بهره¬برداري از پل¬ها در هنگام زلزله، خدمت رساني پس از زلزله به تمام نقاط جامعه به مشكل خواهد خورد و در نتيجه خسارات و تلفات به ميزان قابل توجه¬اي افزايش مي¬بابد. تعداد زيادي از پل¬هاي كشور ما، قوسي شكل هستند. پل¬هاي قوسي شكل به دليل داشتن انحنا در پلان، رفتار ديناميكي پيچيده¬تري را نسبت به پل¬هاي مستقيم در هنگام زلزله از خود نشان مي¬دهند. بنابراين بررسي آسيب¬پذيري پل¬هاي قوسي و همينطور افزايش تاب¬آوري اين پل¬ها توسط بهينه¬ترين روش مقاومسازي، از اهميت بالايي برخوردار مي¬باشد. در اين تحقيق با بررسي آسيب¬پذيري و تاب¬آوري يك پل قوسي شكل بتني و مقاومسازي آن توسط ورق¬هاي FRP با ضخامت¬هاي متفاوت و همينطور توسط افزايش عرض نشيمن كوله¬ها و پايه¬ها، سعي در پيدا كردن بهينه¬ترين روش مقاومسازي از نظر ضخامت ورق FRP و عرض نشيمن كوله¬ها و پايه¬ها، با هدف بيشترين تاب-آوري، كمترين زمان بازيابي و كمترين هزينه اجرا را دارد. مدلسازي پل در حالت چون¬ساخت و مقاومسازي شده در نرم¬افزار Opensees انجام شده است و سپس همه¬ي مدل¬ها تحت بارگذاري زلزله قرار گرفته¬اند. براي ارزيابي آسيب¬پذيري پل از تحليل ديناميكي افزايشي (IDA) استفاده شده است. از نتايج بدست آمده، منحني¬هاي شكنندگي و سپس تاب¬آوري محاسبه شده است. براي يافتن بهينه¬ترين روش مقاومسازي نيز از الگوريتم¬ چندهدفه تركيبي از الگوريتم ژنتيك و شبيه¬سازي تبريد استفاده شده است. در انتها، سناريوهاي مقاومسازي بهينه براي پل مورد مطالعه توسط الگوريتم گزارش شده است. سناريوهايي كه در آنها هم از FRP و هم از افزايش¬دهنده هاي نشيمن براي مقاومسازي پل استفاده شده است، بيشترين افزايش را در ميزان تاب¬آوري پل و كمترين زمان بازيابي را به همراه دارد. درحالي كه سناريوهايي كه در آن تنها از افزايش¬دهنده هاي نشيمن براي كوله¬ها استفاده شده است، مقرون به صرفه¬ترين سناريو مي¬باشند.

1400/12/07

Resilience-based Optimisation for Retrofitting Typical Iranian Curved Bridges using Multi-objective algorihms.

12/21/2022 12:00:00 AM

Recent natural or manmade hazards highlighted the pressing need for allocating enough budgets for enhancement in the resiliency of infrastructure in our society. In this regard, bridges play a pivotal role in transportation networks, where any reduction in their performances can influence the functionality of the whole network. Bridge retrofitting is a pervasive strategy for improving transportation network resiliency. Yet, there are a wide variety of intervention methods provided for owners and policy makers to accommodate their desires for improving community wellbeing. This is where the engineers play a role, helping decision makers to identify the best rehabilitation measure, which have the minimum retrofitting cost, but also the shortest restoration time. In pursuit of this goal, in this study, the multi-objective hybrid NSGAII-SA algorithm is employed to find optimal retrofitting scenarios with respects to the highest resilience index, the lowest retrofitting costs, and the shortest recovery time. Each retrofitting scenario includes 1) the composite reinforcement thickness, 2) the abutments' seat width increased by seat extenders, and 3) the bents' seat width increased by seat extenders. The algorithm calculates the resilience index by performing an IDA analysis and utilising Monte Carlo simulation to generate the bridge's fragility curves for each selected retrofit scenario. In addition, probabilistic recovery functions are employed, and the bridge's recovery path is estimated using Monte Carlo simulation, followed by the calculation of the recovery time. The set of optimal solutions, known as the Pareto front, resulted from the algorithm consists of the solutions which could be selected depending on the bridges' conditions and the owners’ decisions. This method is especially beneficial for decision-makers in disaster risk management, when they can identify the most vulnerable bridges in a transportation network and then, determine the best retrofitting options for them.

شبكه حمل و نقل , پل قوسي شكل , بهينه¬سازي چندهدفه , شاخص تاب آوري , هزينه مقاومسازي , زمان بازيابي

Transportation network , Intervention methods , Multi-objective optimization , ; Resilience index , Retrofitting cost , Restoration time

Behrad Ghaffarpasand

Dr. Morteza Raissi Dehkordi