طراحی بهینه مقاوم ساختمان ها با استفاده از اگوریتم های تکامل تدریجی و شبیه سازی مونت کارلو
چکیده
در طراحی ساختمانها همواره پارامترهایی وجود دارند که دارای نامعینی هستند. طراحی در فضای نامعین باید به گونه ای باشد که سازه نسبت به نامعینی های موجود در خواص مقاومت مصالح مانند ضریب پوآسون، مدول الاستیسته و نامعینی هایی که به خاطر مدل ریاضی، بار وارده، اغتشاشات و همچنین نامعینی هایی که به خاطر عدم دقت در فرآیند ساخت بوجود می آید مقاوم باشد. در این پایان نامه هدف طراحی مقاوم ساختمانها از دید چندین تابع هدف با استفاده از الگوریتم های تکامل تدریجی است. متغییر های طراحی شامل ابعاد اجزای سازه ای ساختمان می باشند و توسط الگوریتم های تکامل تدریجی به گونه ای بدست می آیند که دو تابع هدف شامل وزن و بیشینه جابجایی نسبی در طبقات ساختمان به طور همزمان کمینه گردند. از طرفی نسبت بیشینه تنش موجود به تنش مجاز در تیرها و ستونها به عنوان یکی از قیدهای مساله در نظر گرفته شده است. با استفاده از بهینه سازی چند هدفی مجموعه نقاط پارتو شامل نقاط بهینه غیر برتر ارائه می شوند و نقطه مصالحه طراحی از دید تمامی توابع هدف انتخاب می شود. پارامترهای نامعین شامل خواص مقاومت مصالح و بارهای وارده بر سازه و ابعاد سازه می باشد. برای در نظر گرفتن نامعینی پارامترها از تابع چگالی احتمالاتی(pdf)که نشان دهنده نحوه تغییرات آن پارامتر و احتمال وقوع آن در بازه تغییراتش است، استفاده می شود. در این پایان نامه برای طراحی در فضای نامعین احتمالاتی از ترکیب دو دیدگاه طراحی مقاوم(rdo) و طراحی بر اساس قابلیت(rbdo) اطمینان استفاده می شود. بنابراین، برای در نظر گرفتن قیود طراحی از احتمال شکست و برای عملکرد مقاوم میانگین و واریانس توابع هدف استفاده می شود. مطالعات عددی برای دو قاب پنج و ده طبقه انجام شده است. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل در فضای معین و نامعین نشان دهنده عملکرد بسیار مقاومتر سازه ای است که در فضای نامعین طراحی شده است.