نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

مکان‌یابی بهینه بادبندها در قابهای فولادی با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشجوی کارشناسی ارشدعمران-سازه , دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی
10.22034/jss.2012.238830
چکیده
در طراحی لرزه‌ای سازه‌های فولادی، برای مقاومت در برابر بارهای جانبی، معمولاً از سیستم مهاربندی فولادی استفاده می‌شود. در چنین قاب‌هایی امکان قرارگیری بادبندها در مکان‌های متعددی وجود دارد. طراح بایستی قبل از تصمیم‌گیری، تمامی حالت‌های ممکن برای قرارگیری بادبندها در مکان‌های مختلف را مورد توجه و بررسی قرار دهد. محل بهینه بادبندها، غالباً به روش آزمون و خطا تعیین می‌شود. این فرآیند عملاً غیرممکن می‌باشد؛ ولوآنکه طراح باتجربه باشد. در این مقاله مکان‌یابی بهینه بادبندها، در قابهای فولادی دو بعدی، با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرار گرفته است. در روش الگوریتم ژنتیک استفاده شده، از یک تابع شایستگی غیرخطی چند جمله‌ای با در نظر گرفتن وزن قاب، جابجایی نسبی طبقات و نسبت تنشهای اندرکنشی اعضای قاب، استفاده شده است. در این مقاله از دو روش انتخاب چرخ گردان و رقابتی، دو تعداد بیت و دو نوع اتصال تیر به ستون (گیردار و مفصلی) استفاده شده است. قاب‌ها در پنج حالت مختلف بهینه‌سازی شده‌اند. برای تحلیل قاب‌ها از تحلیل‌های استاتیکی خطی، مودال و طیف پاسخ استفاده شده است. برای تحلیل، طراحی و بهینه‌سازی قابها از برنامه‌های نوشته شده به زبان نرم افزار MATLAB بهره گرفته شده است. در انتها، تاثیر نوع روش انتخاب، تعداد بیتها و نوع اتصال تیر به ستون در روند بهینه‌سازی قاب‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نشان داده شده است که در مکان یابی بهینه بادبندها، استفاده از تعداد بیتهای کمتر، منجر به نتایج بهتری خواهد شد و کارایی دو روش انتخاب چرخ گردان و رقابتی، بسیار نزدیک به هم است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Topology Optimization of Bracing in Steel Frames by Genetic Algorithm

نویسنده English

Amir Moghadam Tabrizi
چکیده English

In seismic design of steel structures، steel bracing is commonly adopted to resist the lateral forces. There are lots of possible for positions of the braces. The designer should consider all possible positions before deciding. The optimum positions of the braces are generally determined by trial and error. This process is practically impossible، even if the designer is experienced. In this paper، topology optimization of steel braces in 2-D steel frames is carried out using Genetic Algorithm. A multiple nonlinear segment fitness function is used considering the weight، stories drift، and combined stresses in the frames. Roulette Wheel and Tournament selections، two number of bits، and two kind of connections (Fully Restrained & Unrestrained) have been used. The frames have been optimized in five various cases. To analyze the frames، linear static، modal، and response spectrum analysis have been used. To analyze، design، and optimize the frame elements، the programs written in MATLAB software have been used. Finally، effect of selection methods، number of bits، and kind of connections is carried out. It is shown that in topology optimization of bracing، using fewer bits causes better results and ability of Roulette Wheel and Tournament selections are the same.

کلیدواژه‌ها English

Optimization
Genetic Algorithm
Braced Frame
Response Spectrum Analysis