طراحی بهینه قابهای فولادی با اعمال بار زلزله به روش استاتیکی معدل و شبیه دینامیکی آئین نامه
چکیده
دستیابی به بهترین نتیجه ممکن برای سیستم در شرایط داده شده را بهینه سازی گویند. اگر چه بسته به نوع بهترین نتیجه متفاوت خواهد بود، اما هدف نهائی آنها کمینه کردن هزینه لازم و یا بیشینه نمودن سود مورد نظر می باشد. در بهینه سازی قابهای فولادی نیز تلاش می شود تا طرح نهائی قاب دارای حداقل وزن باشد زیرا کاهش وزن قاب در سازه های فولادی تاثیر مستقیم بر کاهش هزینه ها خواهد داشت . در طراحی قابهای فولادی عموما ارضای کلیه ضوابط آئین نامه ای شرط لازم برای قابل قبول بود و مشخصات یک عضو می باشد، اما در بهینه سازی قابهای فولادی علاوه بر تامین ضوابط آئین نامه شرط حداقل نمودن وزن قاب نیز در نظر گرفته می شود در این تحقیق برای بهینه سازی قاب از روش جهات امکان پذیر استفاده شده است . در این روش جهت حرکت به سمت نقطه بهینه به گونه ای انتخاب می شود که اولا با یک حرکت کوچک در آن جهت هیچ قیدی نقض نشود و ثانیا مقدار تابع هدف بتواند در آن جهت کاهش یابد. برای طراحی قاب علاوه بر بارهای ثقلی بایستی جانبی ناشی از زلزله نیز در نظر گرفته شود. برای محاسبه بارجانبی ناشی از زلزله، آئین نامه 2800 زلزله ایران سه روش زیر را مشخص نموده است . الف )روش تحلیل استاتیکی معادل، ب )روش تحلیل شبه دینامیکی، پ )روش تحلیل دینامیکی در این تحقیق با جانبی زلزله به دو روش تحلیل استاتیکی معادل و تحلیل شبه دینامیکی به قاب اعمال شده و قاب بهینه می گردد از آنجا که لازمه بهینه سازی در دست بودن تابع هدف و توابع محدودیت می باشد. و در اکثر مسائل مهندسی از جمله بهینه سازی قابها توابع محدودیت بصورت صریح در دسترس نبوده و بصورت ضمنی می باشند، لذا چنانچه بتوان آمها رذا بنحو مناسبی تقریب سازی نمود هزینه محاسبات کامپیوتری بنحو چشمگیری کاهش خواهد یافت . بدیهی است هر چه تابع تقریب زده شده به تابع واقعی نزدیکتر باشد تقریب سازی دقیقتر و طرح بهینه در زمان کوتاهتری حاصل می شود. در این تحقیق با توجه به روشهای اعمال بار جانبی از تقریب سازیهای متفاوت برای محاسبه توابع محدودیت در هر روش استفاده می شود. در روش تحلیل استاتیکی معادل نیروهای داخلی اعضا به روش خطی تقریب سازی می شوند و برای محاسبه مشتق نیروهای داخلی از روش تفاضل محدود استفاده می شود. در روش تحلیل شبه دینامیکی نیز جهت محاسبه فرکانس طبیعی و مودهای ارتعاشی سازه از تقریب خطی آنها و برای محاسبه مشتقات آنها از روشهای عددی استفاده می شود. علاوه بر مسائل فوق، بالا بودن تعداد متغیرهای طراحی نیز موجب افزای ش هزینه محاسبات کامپیوتری خواهد شد. لذا بایستی تا حدد امکان از تعداد آنها کاسته شود. یکی از راههای کاهش تعداد متغیرهای طراحی مرتبط ساختن آنها به یکدیگر می باشد. در این تحقیق نشان خواهیم داد برای پزوفیلهای استاندارد می توان خصوصیات یک مقطع مانند ممان اینرسی، مدل مقطع را به هم مرتبط ساخت در پایان علاوه بر بیان روند، بهینه سازی قابهای فوالادی با روشهای مختلف اعمال بار زلزله چند مثال عددی ارائه می شود.