بهینه سازی عرشه پل های بتنی پیش تنیده قوطی شکل با استفاده از الگوریتم ژنتیک

پل ها از مهمترین سازه های مهندسی به شمار می روند. سالیانه هزینه زیادی صرف ساخت این سازه ها می-شود. در میان انواع پل ها، پل های بتنی پیش تنیده به دلیل استفاده اقتصادی تر از مصالح و دوام مناسب یکی از رایجترین و محبوبترین انواع پل در بین مهندسان می باشد. این پل ها به اشکال و روش های مختلفی طراحی و اجرا می گردد. یکی از این موارد، مقطع قوطی شکل با اجرای درجا روی داربست می باشد که به دلیل کارامد بودن در هر دو جهت طولی و عرضی، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در طراحی پل های بتنی پیش تنیده قوطی-شکل متغیرهای مختلفی دخیل هستند؛ از جمله ابعاد اجزای مختلف مقطع، تعداد تاندون ها، تعداد کابل های هر تاندون، آرایش تاندون ها و ... . این مساله منجر به بیشمار طرح قابل قبول می شود. در رویکرد سنتی طراحی پل-ها، طراح با روش سعی و خطا اقدام به طراحی پل می کند. این روش طراحی علاوه بر اینکه زمان بر می باشد، بهینه بودن طرح را تضمین نمی کند و این مساله بیشتر به تجربه طراح وابسته است. در این پایان نامه پس از بیان تئوری پیش تنیدگی و بهینه سازی، مساله بهینه سازی عرشه پل های بتنی پیش-تنیده قوطی شکل بر اساس آیین نامه aashto با استفاده از الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرار می گیرد. رویکرد بهینه سازی یا طراحی بهینه با الگوریتم ژنتیک به جای روش سنتی طراحی پل مذکور بکار گرفته می شود. الگوریتم ژنتیک قادر است بدون هیچ اطلاعی از درون مساله، تنها در چند ثانیه طرح بهینه را پیدا کند. در پل-های بتنی از آنجایی که با سه مقوله مختلف بتن، فولاد و قالب بندی سر و کار داریم، بهینه سازی بجای وزن بر اساس تابع هدف هزینه انجام می گیرد. در این بهینه سازی تعداد 16 متغیر مختلف شامل ابعاد اجزای مختلف مقطع تیر قوطی شکل، تعداد تاندون ها، تعداد کابل های هر تاندون، آرایش تاندون ها، نسبت آرماتور دال کنسول و دال بالا و درصد کشش کابل ها در نظر گرفته شده است. قیود مشخصه بر اساس شرایط عملی ساخت و محدودیتهای آیین نامه بر روی متغیرها اعمال می شود. قیود ضمنی نیز بر اساس ضوابط طراحی آیین نامه aashto فرمول بندی می شود. در مجموع تعداد 137 قید برای بهینه سازی تعریف شده است. در نهایت مساله، شامل روابط تحلیل و طراحی پل، تابع هدف، متغیرها و قیود در نرم افزار matlab در تقریبا 1000 خط نوشته شده و با اعمال الگوریتم ژنتیک تنها در چند ثانیه طرح بهینه بر اساس هزینه بدست می آید. از آنجایی که پارامترهای ثابت، شامل طول و عرض پل بر طرح بهینه اثر می گذارد، این بهینه سازی برای طولها و عرضهای مختلف پل بصورت جداگانه انجام می گیرد. در انتها نیز به مقایسه بار زنده آیین نامه ایران با آیین نامه آشتو پرداخته می شود و تاثیر بار زنده دو آیین نامه بر طرح بهینه مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان می دهد که امروزه می توان با توجه به توسعه الگوریتم های بهینه سازی جدید مانند الگوریتم ژنتیک و پیشرفت سرعت کامپیوترها، روش بهینه سازی یا طراحی بهینه با الگوریتم ژنتیک را جایگزین مناسبی برای روش طراحی سنتی سعی و خطا که روشی زمان بر، طاقت فرسا و پرهزینه می باشد دانست. به این ترتیب با یک روش سیستماتیک، در کوتاه ترین زمان ممکن، با صرف کمترین هزینه و نیروی انسانی می توان به بهترین نتیجه که همان کمترین هزینه می باشد، رسید و علاوه بر صرفه جویی در منابع و هزینه ها، به حفظ محیط زیست نیز کمک کرد.