نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

برآورد خیز حداکثر حد الاستیک ورق دیوار برشی فولادی نیمه مقید در لبه ها با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین و استخراج فرمول‌ تحلیلی کاربردی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، گروه مهندسی عمران، مجتمع آموزش عالی تربت جام، تربت جام، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی کامپیوتر، مجتمع آموزش عالی تربت جام، تربت جام، ایران
10.22034/jss.2026.577427.1031
چکیده
دیوار برشی فولادی نیمه‌مقید در لبه‌ها (SSSW) به عنوان یک سیستم نوظهور برای تحمل بارهای جانبی در سازه‌ها بکار گرفته می-شود. در این سیستم، ورق‌های دیوار که به ستون‌های فرعی متصل هستند در بارهای جانبی کوچک، کمانش کرده و این کمانش منجر به خیز (تغییرشکل خارج از صفحه) در آن می‌گردد. به دلیل شروع کمانش ورق در بارهای جانبی کوچک، ناحیه وسیعی از ورق دارای رفتار پس‌کمانشی الاستیک ‌است. یکی از روش‌های بدست آوردن خیز ورق‌ها، حل دستگاه معادلات فن‌کارمن است که در تحقیات گذشته، خیز ورق دیوار در ناحیه پس‌کمانشی الاستیک از حل این معادلات با استفاده از روش گالرکین بدست آمده است. حل معادلات فن کارمن بسیار پیچیده بوده و تاکنون راه حل صریح برای آن ارائه نگردیده است. در این مقاله، عملکرد پنج الگوریتم یادگیری ماشین شامل رگرسیون خطی، رگرسیون چندجمله‌ای، جنگل تصادفی، تقویت گرادیان و XGBoost، به‌منظور پیش‌بینی خیز حداکثر حد الاستیک ورق‌های دیوار برشی فولادی نیمه‌مقید در لبه‌ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه، یک فرمول ریاضی برای پیش‌بینی خیز حداکثر حد الاستیک با استفاده از رگرسیون چندجمله‌ای توسعه داده شده است. فرمول استخراج شده با میانگین خطای کمتر از دو درصد، ابزاری کارآمد برای طراحان جهت تخمین سریع خیز حداکثر حد الاستیک ورق دیوار بدون نیاز به حل معادلات پیچیده و مدل‌سازی‌های پرهزینه فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Estimation of the Maximum Deflection at the Elastic Limit of a Semi Supported Steel Plate Shear Wall Using Machine Learning Algorithms and Derivation of a Practical Analytical Formula

نویسندگان English

seyed ebrahim sadat kholerdi 1
marieh jahannia 2
1 Assistant professor, Department of Civil Engineering, University of Torbat-e Jam, Torbat-e Jam, Iran
2 Assistant Professor, Department of Computer Engineering, University of Torbat-e Jam, Torbat-e Jam, Iran
چکیده English

A Semi Supported Steel Plate Shear Wall (SSSW) is an emerging structural system used to resist lateral loads in buildings. In this system, the steel wall plates connected to secondary columns undergo buckling under small lateral loads, leading to out of plane deflection. Because buckling initiates at relatively low lateral loads, a large portion of the plate exhibits elastic post buckling behavior. One common method for determining plate deflection is solving the von Kármán equations. In previous studies, the post buckling elastic deflection of the wall plate has been obtained from these equations using the Galerkin method. However, solving the von Kármán equations is highly complex, and no explicit analytical solution has yet been presented. In this study, the performance of five machine learning algorithms, including Linear Regression, Polynomial Regression, Random Forest, Gradient Boosting, and XGBoost, was evaluated for predicting the maximum elastic deflection of semi-supported steel plate shear walls. Subsequently, a mathematical formula was developed for predicting the maximum elastic limit deflection using polynomial regression. The proposed formula, with a mean error of less than 2 percent, provides designers with an efficient tool for quickly estimating the maximum elastic limit deflection of the wall plate without the need to solve complex equations or performing costly numerical modeling.

کلیدواژه‌ها English

Semi-Supported Steel Plate Shear Wall
Deflection
Elastic Limit
Machine Learning Algorithms

  • تاریخ دریافت 03 اسفند 1404
  • تاریخ پذیرش 17 تیر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 17 تیر 1405
  • تاریخ انتشار 01 فروردین 1405