بهینه سازی لرزه‌ای قاب فولادی با استفاده از الگوریتم تغییرشکل‌های یکنواخت
امیرحسن علیزاده
1
(
گروه عمران،دانشکده فنی و مهندسی، اهر، ایران
)
مهدی رحیمی اصل
2
(
گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی، اهر، ایران
)
کلید واژه: بهینه سازی, قاب فولادی کوتاه, الگوریتم تغییرشکل‌های یکنواخت, سطوح عملکردی ایمنی جانی,
چکیده مقاله :
در این تحقیق هدف بهینه‌یابی قاب خمشی فولادی متوسط در سطح خطر ایمنی جانی طبق آیین‌نامه FEMA 350.میباشد. بدین منظور، دو سازهی فولادی با تعداد طبقات3 و 5 طبقه در نظر گرفته شده است. این سازه-ها با آیین‌نامه AISC طراحی شده و سپس با استفاده از روش الگوریتم تغییرشکل‌های یکنواخت مورد بهینه‌سازی لرزه‌ای قرار گرفته‌اند. روش تغییرشکل‌های یکنواخت که یکی از روش‌های سریع در بهینه‌سازی بر اساس معیارهای عملکردی میباشد طوری برای بهینه سازی بکارگرفته شده تا پراکندگی دوران‌های پلاستیک ایجاد شده در اجزای سازه به کمترین مقدار رسیده و دوران‌های پلاستیک مجاز در سطح خطر ایمنی جانی براساس آیین‌نامه FEMA را اقناع نماید. برای مدل‌سازی از نرم‌افزار کد باز Opensees براساس روش تاریخچه زمانی غیرخطی استفاده شده است. هدف بهینه‌سازی دستیابی به عملکرد مناسب در سطح خطر و سطح عملکرد به صورت همزمان میباشد. همچنین سازهی بهسازی شده، تحت رکوردهای زلزله با شدت های مختلف قرار گرفته و عملکرد آن بررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می‌دهند در روند استفاده از این الگوریتم همگرایی بخوبی ایجاد شده و استفاده از تابع هدف ِدوران‌های پلاستیک یکی از مناسب‌ترین روش‌ها در بهینه‌سازی سازه‌های فولادی محسوب می‌شود. تغییرات توزیع مصالح از اجزای سازه‌ای، عمدتاً از طبقات بالا به سمت طبقات پایین‌تر و از اعضای کناری به سمت اعضای داخلی قاب صورت گرفته و همچنین بهسازی در سطح عملکرد ایمنی جانی موجب کاهش وزن هر دو سازه شده و منجر به کاهش وزن آن‌ها بین 9 تا 20 درصد می‌شود.
چکیده انگلیسی :
In this research, aim is to optimize the steel bending frame in the level of life safety according to FEMA 350. For this purpose, two steel structures with the number of 3 and 5 floors have been considered. These structures were designed according to AISC regulations and then subjected to seismic optimization using uniform deformation algorithm. This method has been used in this research for optimization so that the dispersion of plastic rotations created in all components of the structure reaches the lowest value and convinces the permissible plastic rotations at the level of LS based on FEMA regulations. Opensees software based on nonlinear time history method was used for modeling. The goal of optimization is to achieve appropriate performance at the level of risk and level of performance at the same time. Also, the improved structure has been subjected to earthquake records with different intensities and its performance has been examined. The results show that convergence is well established in the process of using this algorithm, and the use of the objective function of plastic rotations is considered one of the most suitable methods in the optimization of steel structures. Changes in the distribution of materials from structural components have been made, mainly from the upper stories to the lower stories and from the side members to the inner members of the frame. Also, the process of improvement in the L.S performance reduces the weight of both structures and leads to their weight reduction between 9% and 20%.