شماره ركورد
34240
پديد آورنده
امير معتمدي قزويني
عنوان
بهينه كردن نسبت مخلوط بتن با استفاده از الگوريتمهاي فراكاوشي و يادگيري ماشين در راستاي توسعه بتنهاي پايدار در ايران
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران-مهندسي و مديريت ساخت
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/23
استاد راهنما
دكتر سيد سجاد ميرولد-پروفسور پرويز قدوسي
استاد مشاور
-
دانشكده
عمران
چكيده
با رشد جمعيت و نياز روزافزون به توسعه زيرساختها، صنعت ساخت با چالشهاي جدي زيستمحيطي از جمله انتشار گازهاي گلخانهاي، مصرف بالاي آب و آلايندگيهاي شيميايي مواجه است. بتن بهعنوان ماده برجسته و پراهميت ساختماني سهم چشمگيري در اين پيامدها دارد. در اين پژوهش با هدف توسعه بتنهاي پايدار در ايران، چارچوبي نوين مبتني بر الگوريتمهاي فراكاوشي و يادگيري ماشين براي بهينهسازي چندهدفه طرح مخلوط بتن ارائه شده است.
در اين پژوهش، پايگاه دادهاي جامع از طرحهاي مخلوط بتن با استفاده از مقالات معتبر بينالمللي و نتايج آزمايشگاهي گردآوري شده است. سپس، با بهرهگيري از الگوريتمهاي يادگيري ماشين نظير شبكه عصبي مصنوعي، در محيط پايتون مدلي طراحي گرديد كه قادر است با دريافت مشخصات مورد انتظار بتن (مقاومت فشاري هفت و بيستوهشت روزه و بازه اسلامپ موردنياز) بهعنوان ورودي، طرح مخلوط بهينه¬اي كه الزامات فني را رعايت كند را بهعنوان خروجي ارائه دهد. فرايند بهينهسازي بر اساس تابع هدفي چندمعياره شامل چهار شاخص هزينه اقتصادي، ردپاي كربن، ردپاي آب و ردپاي آلايندگي شيميايي انجام گرفت و كاربر ميتواند با تعيين ضرايب اهميت، اولويت هر يك از اين شاخصها را مشخص نمايد.
يافتهها نشان دادند كه مدلهاي گروهي و بهويژه شبكه عصبي مصنوعي از دقت و پايداري بالاتري نسبت به ساير روشها برخوردارند. همچنين، استفاده از مواد مكمل سيماني بهويژه دوده سيليسي نقش مؤثري در كاهش همزمان هزينه و اثرات زيستمحيطي دارند. تحليل رابطه هزينه و ردپاي كربن نيز وجود رابطهاي معكوس و غيرخطي را آشكار ساخت كه امكان انتخاب بهينه ميان اهداف اقتصادي و زيستمحيطي را براي تصميمگيرندگان فراهم ميسازد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/03
عنوان به انگليسي
Optimizing Concrete Mixture Design by Using Metaheuristic Algorithms and Machine Learning for Developing Sustainable Concrete in Iran
تاريخ بهره برداري
10/15/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
امير معتمدي قزويني
چكيده به لاتين
The rapid growth of population and the increasing demand for infrastructure have intensified environmental challenges in the construction industry, including greenhouse gas emissions, excessive water consumption, and chemical pollution. Concrete, as the most widely used construction material contribute significantly to these adverse impacts. Addressing this concern, the present study proposes a novel framework for sustainable concrete development in Iran, employing metaheuristic algorithms and machine learning techniques to optimize concrete mix designs in a multi-objective context.
A comprehensive database of concrete mixes was constructed by integrating data from international literature and experimental results. Machine learning models, particularly artificial neural networks, decision trees, and random forests, were implemented in Python to establish predictive relationships. The developed model receives the desired performance properties of concrete (7-day and 28-day compressive strength and slump range) as input and generates an optimized mix design as output. Optimization was carried out using a multi-objective function considering four critical criteria: economic cost, carbon footprint, water footprint, and chemical footprint footprint. To accommodate practical needs, users are able to assign different weights to these criteria, reflecting their project-specific priorities.
The results demonstrated that ensemble models, and especially artificial neural networks, achieved superior accuracy and stability compared to alternative methods. Moreover, the utilization of supplementary cementitious materials, particularly silica fume, proved effective in simultaneously reducing costs and environmental burdens. Analysis of the cost–carbon trade-off revealed a nonlinear inverse relationship, thereby offering decision-makers an informed basis for compromise between economic and environmental objectives.
كليدواژه هاي فارسي
بتن دوستدار محيط زيست؛ , الگوريتمهاي فراكاوشي؛ , يادگيري ماشين؛ , مواد مكمل سيماني؛ , توسعه پايدار؛
كليدواژه هاي لاتين
Environmentally- friendly concrete , Metaheuristic Algorithms , Machine Learning , Cement Substitute Materials , Sustainable Development
Author
Amir Motamedi Ghazvini
SuperVisor
Dr. Sajjad Mirvalad-Prof. Parviz Ghoddousi