بررسی آنالیز دینامیکی و استاتیکی در طرح بهینه قاب‌های فولادی با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، پردیس دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان ، ایران.

چکیده

الگوریتم ژنتیک یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌های جستجوی تصادفی برای یافتن جواب بهینه در مسائل قاب‌های ساختمانی چند طبقه می‌باشد. در مقاله حاضر وزن بهینه قاب‌های چند طبقه فولادی تحت آنالیزهای دینامیکی طیفی و آنالیز استاتیکی معادل با استفاده از الگوریتم ژنتیک تعیین شده است و تاثیر آنالیز‌های دینامکی طیفی و استاتیکی معادل در مقدار وزن بهینه قاب مورد بررسی قرار گرفته است. طراحی اعضای قاب بر اساس روش LRFD و منطبق با آیین‌نامه AISC360-16 و AISC341-16 انجام گرفته است. همچنین در آنالیز دینامیکی طیفی، مودهای موثر قاب بر اساس آیین‌نامه ASCE 7-16 تعیین و نیروهای داخلی اعضا بر این اساس تعیین شده اند. آنالیز و بهینه‌سازی قاب با استفاده از برنامه نوشته شده با زبان برنامه‌نویسی متلب (MATLAB) انجام گرفته است. همچنین از سه نوع انتخاب تصادفی، انتخاب بر اساس شایستگی و انتخاب رقابتی جهت انتخاب مقاطع و سه الگوی ترکیب مختلف شامل ترکیب تک نقطه‌ای، دو نقطه‌ای و پیوسته به صورت همزمان استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد استفاده همزمان از سه نوع ترکیب و سه نوع انتخاب منجر به همگرایی سریع‌تر به جواب بهینه می‌شود. همچنین با افزایش مقدار بار وارد بر قاب، اختلاف بین وزن بهینه حاصل از دو نوع آنالیز افزایش می‌یابد و با افزایش تعداد طبقات، آنالیز طیفی در بارهای کمتر وزن بهینه کمتری را نسبت به آنالیز استاتیکی معادل می‌دهد، اما با افزایش بار، آنالیز استاتیکی معادل وزن کمتری را به دست می‌دهد که نشان دهنده اهمیت آنالیز دینامیکی طیفی در طرح بهینه قاب‌های بلند مرتبه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating of Spectral Dynamic Analysis and Equivalent Static Analysis in Optimal Design of Steel Frames using Genetic Algorithm

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Baradaran 1
  • Morteza Madhkhan 2
1 Civil Engineering group, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
2 Civil Engineering group, Isfahan University of Technology, Isfahan 84156-83111, Iran
چکیده [English]

Genetic algorithm (GA) is one of the meta-heuristic optimization algorithms. In this paper, the effects of spectral dynamic and equivalent static analysis methods on the calculated optimum weight of the frame are investigated by the means of GA. In the equivalent static analysis, the applied lateral load and design constraints are considered according to ASCE and LRFD-AISC specifications. The internal forces of the frame members are calculated using finite element method. Analysis and optimization of the frame are performed using a program written in MATLAB programming language. Three types of selection including stochastic selection, tournament selection, and ranking selection as well as three different types of crossover, single point, two-point, and continuous crossover are utilized in this study. Moreover, a comparison between equivalent static analysis and spectral dynamic analysis is presented. The results indicate that the difference between the optimum weight of the structure analyzed by spectral dynamic and equivalent static methods increases as the applied load is increased

کلیدواژه‌ها [English]

  • Spectral Dynamic Analysis
  • Equivalent Static Analysis
  • Optimal Design
  • Genetic Algorithm
  • Steel Frame