28838

ﻃﺮاﺣﯽ ﺑﻬﯿﻨﻪ ﻗﺎبﻫﺎي ﻓﻮﻻدي ﺑﺎ اﺗﺼﺎﻻت ﻧﯿﻤﻪﺻﻠﺐ ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ آﺛﺎر ﻣﺮﺗﺒﻪ دوم و رﻓﺘﺎر ﻏﯿﺮارﺗﺠﺎﻋﯽ

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران- سازه

1399

1402/6/29

مجيد ايلچي قزاآن

مهندسي عمران

مسئله ﻃﺮاﺣﯽ ﺑﻬﯿﻨﻪ ﻗﺎبﻫﺎي ﻓﻮﻻدي ﺑﺎ اﺗﺼﺎﻻت ﻧﯿﻤﻪﺻﻠﺐ ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ آﺛﺎر ﻣﺮﺗﺒﻪ دوم و رﻓﺘﺎر ﻏﯿﺮارﺗﺠﺎﻋﯽ با استفاده از الگوريتم كپك مخاطي (SMA) و روش تحليل پيشرفته كاربردي (PAA) جهت بررسي توزيع سختي و صلبيت اتصالات نيمه‌صلب در پلان و ارتفاع سازه‌هاي قاب فولادي فضايي متقارن مورد استفاده قرار گرفته است. در تحليل‌هاي كلاسيك اتصال تير به ستون به صورت يك رفتار ايده‌آل كاملا مفصلي يا صلب در نظر گرفته مي‌شود. اگرچه اتخاذ چنين رفتار ايده آلي فرآيندهاي تحليل و طراحي را بسيار ساده مي‌كند اما بر اساس مشاهدات تجربي و آزمايشگاهي صورت گرفته رفتار واقعي اتصالات تير به ستون در محدوده‌اي بين حالات مفصلي و صلب كامل قرار دارد. بنابراين پاسخ‌هاي پيش‌بيني شده از سازه ايده‌آل مي‌تواند در مواردي با پاسخ‌هاي سازه واقعي اختلاف غير قابل قبولي داشته باشد. تحليل سازه‌ها با در نظر گرفتن اتصالات نيمه‌صلب نه تنها باعث كاهش انتقال نيرو از يكسري المان به المان‌هاي ديگر مي‌شود بلكه موجب افزايش دريفت سازه بر اساس سختي واقعي و روابط لنگر- دوران آن مي‌شود. با توجه به موارد ذكر شده استفاده از اتصالات نيمه‌صلب در تحليل سازه‌ها باعث واقعي‌تر شدن رفتار سازه‌هاي فولادي مي‌گردد. از طرفي براي نزديكتر شدن بيشتر به رفتار واقعي سازه از روش تحليل پيشرفته كاربردي (PAA) با استفاده از رويكرد تير-ستون براي در نظر گرفتن اثرات مرتبه دوم و رفتار غيرارتجاعي سازه‌ها و مدل المان طول صفر براي تخمين رفتار غيرخطي اتصالات نيمه‌صلب استفاده شده است. همچنين از الگوريتم كپك مخاطي (SMA) كه عملكرد مطلوبي در طراحي بهينه سازه‌ها دارد در فرايند بهينه‌يابي استفاده مي‌شود. نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه در پلان سازه هرچه از پوسته خارجي سازه به سمت هسته داخلي سازه حركت مي‌كنيم سختي و صلبيت اتصالات افزايش مي‌يابد. همچنين وضعيت توزيع سختي و صلبيت اتصالات در ارتفاع سازه با افزايش ارتفاع، بيشتر شده يا ثابت باقي ‌مي‌ماند. علاوه بر اين، نتايج نشان دهنده اين موضوع است كه هرچه سختي اتصالات در سازه بيشتر مي‌شود تمايل سازه به استفاده از ستون‌ها با سختي كم، افزايش مي‌يابد و بلعكس. نهايتا سازه تمايل به استفاده از اتصالات نيمه‌صلب با صلبيت متوسط دارد تا اتصالات نيمه‌صلب با صلبيت زياد يا كم.

1402/07/19

Optimum design of steel frames with semi-rigid connections considering second-order effects and inelastic behavior

9/19/2024 12:00:00 AM

This study investigates the optimization of stiffness distribution in semi-rigid joints within both the plan and height dimensions of steel space frames. To achieve this, advanced structural analysis and optimization techniques, specifically the Practical Advanced Analysis (PAA) method and the Slime Mould Algorithm (SMA), are employed. The PAA method is utilized to effectively capture material inelasticity and second-order structural effects. The structural model incorporates a zero-length element consisting of three rotational springs and three translational springs, with rotational spring stiffness values derived from the Kishi-Chen Power Model. This model is instrumental in predicting the nonlinearity exhibited by semi-rigid connections. SMA, a global optimization algorithm, is then applied to determine the optimal solution. This method has performed very well in optimization problems; therefore, it is being utilized for the first time in this type of problem. Here, the optimization variables extend beyond the cross-sectional properties of beam and column members to include various types of semi-rigid connections. The results, obtained from analyzing two distinct three-dimensional steel frames—a four-story and an eight-story structure—reveal that connection stiffness is distributed more prominently within the structure's inside plane compared to its edges and corners. Furthermore, the distribution of joint stiffness within the structure's height either remains constant or increases. Additionally, a reverse relationship is observed between joint stiffness and column stiffness.

ﻃﺮاﺣﯽ ﺑﻬﯿﻨﻪ سازه‌ها , تحليل پيشرفته‌ كاربردي , الگوريتم‌هاي فراابتكاري , رفتار غيرارتجاعي , آثار مرتبه دوم , اتصال نيمه‌صلب , الگوريتم كپك مخاطي

Optimal design , Practical advanced analysis , Metaheuristic Algorithms , inelastic behavior , second-ordinelastic behaviorer effects , semi-rigid connection , Slime Mould Algorithm

Alireza Manafi

Dr. Majid Ilchi Ghazaan