عمر مفید سازه های بتن آرمه با آسیب دیدن این سازه ها در اثر خوردگی آرماتور محدود می گردد. خورده شدن آماتور به معنی اکسیده شدن فولاد وتشکیل محصولاتی نظیر زنگ قرمز و هیدروکسید فروس می باشد ، که این مواد حجمی بیشتر از فولاد مصرف شده اشغال نموده و این افزایش حجم باعث ایجاد فشار داخلی در پوشش بتنی وآسیب دیدن آن می گردد. پایان عمر مفید سازه های بتنی معمولاً ترک خوردن وشکست پوشش در نظر گرفته می شود ، چرا که با شکست پوشش ، آرماتور در معرض خوردگی شدید قرار گرفته و ظرفیت باربری سازه به شدت کاهش می یابد. لذا تخمین زمان ترک خوردن در سازه های بتنی در طراحی این سازه ها براساس عمر مفید از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پایان نامه در ابتدا با به کاگیری نرم افزار ansys ، یک نمونه آزمایشگاهی با مشخصات مکانیکی موجود، مدل سازی گردیده وپس از بارگذاری به صورت فشارداخلی به سوراخهای تعبیه شده در نمونه به تحلیل تنش های ایجاد شده در پوشش بتنی به منظور بدست آوردن فشار لازم جهت بروز ترک نهایی در مدل پرداخته شد. در این مدل رفتار بتن به صورت ایزوتروپ چند خطی سخت شونده در فشار و ترک نواری پخش شده در کشش در نظر گرفته شد. نتایج بدست آمده از تحلیل با نتایج آزمایشگاهی تطابق خوبی داشت و نشان داد که در نمونه های با هندسه ومشخصات مکانیکی یکسان ضخامت پوشش بتنی نسبت مستقیم با فشار لازم جهت بروز ترک نهایی دارد. در ادامه از نتایج بدست آمده از تحلیل و روابط ارائه شده توسط دیگر محققین ، زمان لازم جهت بروز ترک نهایی بررسی گردید و مشخص شد که پارامترهای اصلی موثر بر زمان ترک خوردن شامل ضخامت پوشش ، قطر آرماتور ، مدول الاستیسیت? بتن ، نوع محصولات خوردگی و شدت خوردگی می باشد.

در اکثر تحقیقات انجام شده بهینه یابی سازه ها بصورت قطعی و بدون درنظر گرفتن عدم قطعیت های موجود در عوامل دخیل می باشد. در سالهای اخیر مسأله قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای در امر بهینه سازی مورد توجه طراحان قرار گرفته است. لیکن با توجه به زمان بر بودن تحلیل قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای و بهینه سازی بر اساس آن، بسیاری از محققین با استفاده از فرضیات محافظه کارانه و ساده کننده، احتمال خرابی سیستم سازه ای را با توجه به احتمال خرابی اعضا تخمین زده اند که این امر منجر به نتایج نامطلوب اقتصادی شده است. هدف این رساله بهینه یابی مقاطع خرپاهای فولادی سه بعدی، مستقل از هرگونه آیین نامه طراحی و با درنظر گرفتن عملکرد سیستم سازه ای، اثر همبستگی متغیرهای تصادفی و نوع توزیع واقعی آنها است، بطوریکه وزن سازه تحت تراز ایمنی خاص کمترین مقدار ممکن را داشته باشد. در این بهینه سازی که نوعی طراحی تراز iv (4th level) از تئوری قابلیت اعتماد می باشد، قید قابلیت اعتماد سیستم سازه ای جایگزین قیود متداول مانند تنش مجاز اعضا می شود. در این تحقیق به منظور تسریع در بهینه یابی و تحلیل قابلیت اعتماد سیستم های سازه ای از روش الگوریتم ژنتیک جزیره ای تعمیم یافته، پردازش موازی، روش تعمیم یافته تحلیل جبری نیروها و سیستم چند عاملی مبتنی بر تکنیک های هوش مصنوعی استفاده شده است. همچنین با استفاده از قوانین احتمال و روابط تئوری قابلیت اعتماد، روش شاخه و کرانه که یکی از روشهای مبتنی بر مسیرهای خرابی است، توسعه داده شده است. با استفاده از راهکارهای پیشنهادی در این رساله، بهینه یابی سازه های خرپایی تحت قید قابلیت اعتماد سیستم سازهای که تاکنون بدون نیاز به فرضیات ساده کننده فوق الذکر امری بسیار زمان بر و تقریباً غیر عملی بوده، در زمان قابل قبول صورت پذیرفته است.

چنانچه برای آنالیز یک سازه از روش استاتیکی معادل استفاده شود، تراز پایه از جمله ‏پارامترهای موثر، در تعیین نیروی لرزه ای وارد بر سازه خواهد بود. در سازه هایی که در آنها ‏فونداسیون در یک سطح اجرا می شود و هیچگونه اندرکنشی بین دیواره های سازه و خاک وجود ‏ندارد، بدیهی است تراز پایه از روی فونداسیون شروع می شود؛ اما مهندسین معمولاً با ساختمان ‏هایی سروکار دارند که در آنها به دلیل وجود زیرزمین در قسمتی از سازه، فونداسیون در دو تراز ‏متفاوت اجرا می گردد. از آنجا که در این خصوص پیشنهادی برای تعیین موقعیت تراز پایه در آیین ‏نامه های لرزه ای به خصوص آیین نام? 2800 ایران مطرح نشده است، این سوال برای مهندس ‏طراح بوجود می آید که برای انجام تحلیل استاتیکی معادل واقعاً چه ترازی را باید به عنوان تراز پایه ‏در نظر گرفت؟ در این تحقیق سعی شده است تا به این سوال پاسخ داده شود. ‏ برای انجام این تحقیق، مدل های سازه ای به همراه فونداسیون و محیط خاک اطراف آن، در ‏نرم افزار ‏abaqus‏ مدل شده و با توجه به نوع خاک، تحت یک شتاب نگاشت مصنوعی منطبق بر ‏طیف طرح آیین نامه 2800 قرار گرفته است. در این تحقیق از دو نوع خاک که معرف خاک های ‏نوع ‏‎(i)‎‏ و نوع ‏‎(iv)‎‏ آیین نامه می باشند استفاده شده است. پس از بررسی نتایج نشان داده می ‏شود که محل تراز پایه شدیداً تحت تأثیر نوع خاک قرار دارد و در عین حال به تعداد ستون های ‏ورودی به زیرزمین و تعداد طبقات سازه نیز وابسته است.‏

رشد جمعیت و کمبود فضای شهری از جمله عواملی هستند که ساخت سازه های بلند مرتبه را توجیه می کنند. به نسبت ارتفاع ساختمان میزان بار جانبی وارد شده به آن هم افزایش می یابد. دیوار برشی بتنی یکی از سیستم های سازه ای مناسب برای تحمل بارهای جانبی می باشد. در این تحقیق ابتدا 9 مدل با (سیستم قاب خمشی) و دیوار برشی توپر ساخته شده، سپس 9 مدل دیگر با سیستم قاب خمشی و این بار با دیوارهای برشی توخالی ساخته شده است. سپس به کمک نرم افزار (perform-3d) مدل های غیرخطی ساخته شده و براساس ضوابط دستورالعمل fema-356، تحلیل استاتیکی غیرخطی انجام شده است. در نهایت، به محاسبه مولفه های لرزه ای این سازه ها از قبیل تغییرمکان هدف، زمان تناوب، نسبت شکل پذیری، ضریب شکل پذیری و ضریب مقاومت افزون بار پرداخته شده است. همچنین تاثیر عواملی همچون تعداد طبقات، خروج از مرکزیت، جهت بارگذاری جانبی، نوع الگوی بارگذاری جانبی، نوع الگوی بارگذاری ثقلی و توپر و توخالی بودن دیوارها را بر روی مولفه های لرزه ای مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که، به طور کلی، در حالت دیوار توخالی، مولفه های لرزه ای بهبود می یابند.

سیستم کوبیاکس نوع مناسبی از دال می باشد که با حذف بتن غیر موثر باعث کاهش بار مرده و در نتیجه باعث کاهش تغییر مکان و افزایش طول دهانه می شود. این سیستم اغلب شامل گوی های پلاستیکی فشرده توخالی است که معمولا ازجنس پلی اتیلن یا پلی پروپلین است و با قرارگیری داخل بتن یک شبکه حفره ای مانند داخل دال به وجود می آورد، قالب بندی آن مانند دالهای تخت به راحتی انجام می شود و با کاهش وزن بتن مصرفی,دالهای با دهانه های بزرگتر حاصل می شود بدون اینکه از کابل های پیش تنیده استفاده شود. در بحث بهینه یابی عوامل موثر بر سختی و مقاومت سقف های کوبیاکس می توان ضخامت دال,اندازه گوی ها,فاصله گوی ها و مشخصات فولاد و بتن را مورد بررسی قرار داد. اندازه و فاصله گوی ها تأثیر بسزایی بر سختی و مقاومت دالهای کوبیاکس دارد, با بزرگتر شدن گوی- ها وزن مرده سقف کاهش و در مقابل سختی دال کم می شود. مطلوب این است که بار مرده بتن (بتن غیر موثر) را تا جایی کم کنیم که اثرات آن بر روی تغییر مکان و ایجاد تنش از اثر کاهش مقاومت و سختی بیشتر باشد, این نقطه بهینه است. در این تحقیق ابتدا با مدل کردن یک نمونه آزمایشگاهی و رسیدن به نتایج مشابه آزمایشگاهی به وسیله نرم افزار اجزاء محدود abaqus صحت مدل بررسی شده و در نهایت دال هایی با ابعاد و ضخامت و اندازه گوی های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته و سپس نتایج بر روی نمودار نشان داده شده است وبه این طریق ابعاد بهینه برای گوی ها بدست آمده است.

با توسعه تئوری ایمنی سازه ها در سال های اخیر، بسیاری از سازمان های نویسنده آئین نامه روش حالات حدی را مبنای کار خود قرار داده اند. این روش یک روش طراحی، مبتنی بر مفاهیم احتمالات است که منجر به طراحی یک سازه ایمن تر و در عین حال اقتصادی تر نسبت به روش های دیگر می شود. در آخرین ویرایش آئین نامه فولاد ایران نیز روش حالات حدی به عنوان مبنای اصلی طراحی عنوان شد. با وجود تغییرات زیادی که در ویرایش 1392 صورت پذیرفته است، همچنان ضرایب بار و مقاومت تا حدود زیادی همانند آئین نامه aisc lrfd 2010 لحاظ گردیده است. فلسفه تعیین ضرایب جزئی ایمنی در روش حالات حدی بر اساس اصول آمار و احتمالات است و به عوامل متعددی نظیر شرایط اقتصادی ، اجتماعی و دیگر شرایط موثر بر ساخت و ساز مانند خصوصیات آماری فولاد مصرفی و غیره بستگی دارد. بنابراین با توجه به اینکه که شرایط فوق در کشورمان ایران با ایالات متحده متفاوت است، ممکن است استفاده از ضرایب جزئی ایمنی آئین نامه aisc نتیجه مورد انتظار را به همراه نداشته باشد. در این پایان نامه با توجه به شرایط اقلیمی و خصوصیات آماری مصالح موجود در کشور عزیزمان و با اتخاذ روشهای مناسب قابلیت اعتماد که از دقت کافی برخوردار باشند سطح ایمنی اعضای طرح شده توسط آئین نامه فولاد ایران مشخص شده است. همچنین با استفاده از روش بهینه یابی ga ، ضرایب افزایش بار و تقلیل ظرفیت آئین نامه فولاد ایران متناسب با فضای احتمالاتی حاکم بر سازه های فولادی به نحوی تعیین می شوند که ایمن ترین و اقتصادی ترین طراحی حاصل گردد. در انتها با انجام آنالیز حساسیت در مورد پارامترهای آماری، میزان تأثیر گذاری این پارامترها بر سطح ایمنی اعضاء و عملکرد آئین نامه بررسی می شود.

یکی از هنرهای مهندسی، کسب بیشترین بازده با انتخاب یک سیستم مناسب و صرف کمترین هزینه است. این مهم سبب تولد و توسعه علم بهینه یابی در حوزه های مختلف علوم مهندسی شده است. در این راستا رساله حاضر در پنج محور پژوهشی در جهت توسعه بهینه یابی سازه ها با استفاده از روش های فراابتکاری و بهبود عملکرد این روش ها پی ریزی شده و سعی گردیده تا با گام هایی هدفمند، دستاوردهای نوینی حاصل شود. بدین منظور در اولین محور پژوهشی، بررسی برخی از رایج ترین روش های فراابتکاری در مسائل بهینه یابی سازه ها مورد توجه قرار گرفته است. بر این اساس سعی شده تا با شناسایی ابعاد و چالش های مختلف هر روش و نیز میزان حساسیت الگوریتم ها به پارامترهای موجود، پیشنهاداتی در جهت بهبود عملکرد و چگونگی استفاده مناسب از این الگوریتم ها ارائه شود. در محور دوم پژوهش، با استعانت از دستاوردهای محور نخستین، روش جستجوی چندمنظوره در جهت افزایش عملکرد الگوریتم های فراابتکاری ارائه شده است.کارآیی این ایده در الگوریتم ژنتیک براساس ساختارهای مختلف موجود، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه روش کاوش چندفراابتکاری با استفاده از الگوریتم های مختلف فراابتکاری به عنوان ساختار هر جزیره در جهت توسعه روش جستجوی چندمنظوره ارائه شده است. این روش از جمله موفق ترین الگوریتم ها در کاوش فضاهای طراحی مختلف با میزان دقت ویژه ای بوده و می توان در زمینه های حساس مهندسی از این روش بهره برد. این روش با مطالعه مسائل مختلف در حوزه های گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است. در محور سوم پژوهش، ایده نوین مش بندی فضای کاوش با الهام از فرآیند انفصال در روش اجزای محدود مطرح شده است. این ایده با افراز فضای طراحی و جستجوی فضای کاوش در دو مرحله (جستجوی سراسری و محلی)، توانسته است، سرعت عملیات بهینه یابی را افزایش و جواب هایی با دقت مطلوب بدست آورد. در محور چهارم این رساله، الگوریتم ترکیبی hacohsga ارائه شده است که حاصل ترکیب سه روش aco، hs و ga می باشد. این روش نیز دارای سرعت مناسبی در برای فرآیند طراحی بهینه است و از مزایا هر روش به نحو مقتضی استفاده می کند. در نهایت در آخرین گام پژوهشی این رساله، روش نقاط متحرک با کسب دید مناسب نسبت به شیوه بهینه یابی روش های فراابتکاری، پیشنهاد شده است. این روش با نگاشت اعضا و طرح های هر جمعیت به فضای برداری و حرکت براساس ویژگی های جمعیت حاضر، عملیات بهینه یابی را به صورت فرآیند تکاملی در پیش می گیرد. ویژگی روش نقاط متحرک ثبات در اجراهای مختلف بوده و با یک بار اجرا می توان به کسب جواب مناسب بهینه اعتماد نمود

اگرچه در بیشتر طراحی ها و بهینه یابی سازه ها، پارامترهای موثر در آنها بصورت یقین اندیشانه فرض می شوند امّا در واقع پارامترهایی نظیر بار، تنش تسلیم، مدول الاستیسیته، سطح مقطع، طول اعضا و غیره دارای عدم قطعیت می باشند. به همین دلیل در روش های نوین بهینه یابی سازه ها برای اعمال اصولی تر عدم قطعیت ها، بجای استفاده از ضرایب اطمینان، برخی یا همه پارامترهای مساله به جای کمیت های معین به صورت متغیرهای تصادفی تعریف می شوند تا از روش های طراحی و بهینه یابی احتمال اندیشانه استفاده شود. در این پایان نامه، جهت ارزیابی قابلیت اعتماد سازه های قابی دو بعدی و سه بعدی از فرمول بندی ماتریسی مبتنی بر روش سختی و جهت تعیین مسیرهای محتمل خرابی از روش شاخه و کرانه استفاده شده است تا از تخمین محافظه کارانه احتمال خرابی سیستم سازه ای بر اساس احتمال خرابی اعضا که نتایج غیرقابل قبولی دارد، جلوگیری شود. جهت بهینه یابی مقاطع سازه های قاب خمشی فولادی بدون استفاده از آئین نامه های طراحی، عملکرد سیستم های سازه ای و نوع توزیع احتمالی متغیرهای تصادفی لحاظ و با کمینه نمودن وزن سازه تحت قیود قابلیت اعتماد اعضا و کل سیستم سازه ای، اثر اندرکنش اعضا بر روی ایمنی تحت یک تحلیل احتمال اندیشانه درنظر گرفته شده است. برای بهینه یابی نیز از الگوریتم ژنتیک جزیره ای با پردازش موازی و روش های پیشنهادی الگوریتم ژنتیک تعمیم یافته با حالت ترکیبی عملگرها استفاده شده است که به این منظور برنامه ای تحت نرم افزار متلب نوشته شده است.

هدف از این تحقیق ارائه روشی است جهت محدودکردن پیچش در زمان وقوع زمین لرزه که منجر به تخریب ساختمانهای بنایی تحت اثر پیچش می شود.استفاده از روش پیش تنیدگی که از سالها قبل در سازه های بتنی استفاده می شد برای اولین بار در سقف ساختمانهای بنایی مورد استفاده قرار گرفت.

جهت طراحی ستون های با مقطع متغیر واقع در قاب های شیبدار یک دهانه مطالعات زیادی صورت پذیرفته است ولی برای قاب های دودهانه که گاها در ساختمان های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند مطالعات خاصی انجام نشده است. در این مقاله روش تحلیلی ریاضی جهت تعیین ضریب طول موثر ستون های غیرمنشوری قاب های شیبدار دودهانه ارائه شده است. همچنین با تحلیل پایداری این دسته از قاب ها توسط نرم افزار abaqus صحت نتایج تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است و در نهایت نمودارهایی کاربردی جهت تعیین ضریب طول موثر ستون-های این گونه قاب ها ارائه گردیده است.

چکیده : در ساختمان های فولادی، اجرای سقف های مرکب یکی از مناسب ترین و بهینه ترین گزینه هاست. در این سقف، عموما از پروفیل های i شکل، به دلیل فراوانی در بازار استفاده می شود که بسته به فواصل بین تیرها در سقف، تا دهانه هایی در حدود 9 متر را پوشش می دهند. در صورت بزرگ تر شدن طول دهانه، مجبور به استفاده از تیرورق هایی هستیم که اجرای آن ها در کل پرهزینه و دارای مقاطعی نسبتا سنگین است. در این رساله با استفاده از آیین نامه ی تدوین شده در سال 2010 کشور آمریکا، از تیرچه های خرپایی با عملکرد قابی، به جای تیرورق ها در دهانه های بزرگ استفاده کرده-ایم. در این خصوص برتری استفاده از خرپا، به جای پروفیل های i شکل اعلام شده است. در این پایان نامه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، به بهینه یابی سطح مقطع و هندسه ی خرپا، ضخامت دال و اجزای تشکیل دهنده ی این نوع سقف مرکب پرداخته شده است که به بدیع بودن موضوع می افزاید. عملیات بهینه یابی، تحت قیود کنترل خیز، کنترل تنش در اعضای تحت نیروی محوری و لنگر خمشی، کنترل لاغری در زمان شل بودن بتن، و نیز کنترل خرد شدگی بتن، تسلیم و گسیختگی یال تحتانی خرپا پس از سفت شدن بتن به روش lrfd صورت گرفته است. دستاورد این پژوهش تدوین و ساخت برنامه ای کاربردی و کاربرپسند به زبان visual basic.6 ، تحت عنوان csjo است. در این برنامه ضمن ورود مشخصات مکانیکی فولاد و بتن، کافیست طول دهانه و فواصل خرپاها را وارد نماییم تا خروجی های بهینه، شامل تمام مشخصات اجرایی این سقف را دریافت نماییم. این برنامه صحت سنجی شده و استفاده از آن می تواند تحولی جدید در اجرای سقف های مرکب با دهانه-های بیش از 10 متر ایجاد نماید. کلمات کلیدی : سقف مرکب خرپایی، بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک، تیرچه های فولادی، آیین نامه 2010 آمریکا ?

امروزه یکی از مهمترین اهداف مهندسی در جوامع بشری، به حداکثر رساندن سود و یا به حداقل رساندن هزینه در طرح ها و پروژه ها می باشد. این هدف سبب تولید و توسعه علم بهینه سازی در میان سایر علوم مهندسی شده است. آب آشامیدنی به عنوان یکی از نیازهای اساسی بشر، تامین آن مستلزم احداث شبکه های آبرسانی جدید و گسترش و بازسازی شبکه های موجود می باشد. اجرای شبکه های آبرسانی همواره با هزینه بسیار بالا همراه است و از آنجایی که طراحی بهینه می تواند تأثیر بسزایی در کاهش هزینه های چنین طرحهای را در برداشته باشد، لذا استفاده از نرم افزارهای طراحی بهینه امری ضروری به نظر می رسد. چگونگی تحلیل هیدرولیکی هر شبکه آبرسانی بزرگ مقیاس در حین فرآیند بهینه سازی که مهمترین بخش یک الگوریتم بهینه سازی است و چگونگی مدل سازی مسئله بهینه سازی توسط روش های گوناگون، از جمله مواردی هستند که می بایست به آنها توجه گردد. در این رساله سعی شده است از ترکیب یک برنامه شبیه ساز هیدرولیکی و کیفی شبکه های آبرسانی (epanet v.2) جهت تحلیل هیدرولیکی شبکه آبرسانی و استفاده از روش بهینه یابی ga به عنوان یک تکنیک جستجو، نرم افزاری برای بهینه سازی شبکه های آبرسانی تهیه گردد. مثال های استاندارد ارائه شده در پژوهش هایی که از (epanet v.2) جهت تحلیل هیدرولیکی استفاده نموده اند، با در نظر گرفتن معیار تأمین مینیمم مقدار فشار گره ای بوده است. به جهت کاربردی شدن این تحقیق علاوه بر معیار تأمین مینیمم مقدار فشار گره ای، معیار نگهداری مقدار سرعت جریان در داخل لوله ها یک شبکه آبرسانی در محدوده مجاز نیز مورد توجه قرار گرفته شده است. بنابراین در این رساله دو حالت طراحی، حالت1 (در نظر گرفتن تنها یک معیار طراحی، تأمین مینیمم مقدار فشار گره ای ) و حالت2 (با در نظر گرفتن دو معیار طراحی: تأمین مینیمم مقدار فشار گره ای و نگهداری مقدار سرعت جریان در داخل لوله ها در محدوده مجاز) جهت طراحی شبکه های آبرسانی در نظر گرفته شده است. در این رساله همچنین به منظور بررسی پارامترهای دخیل در بهینه یابی با ga، دو نوع تابع هدف اصلاح شده پیشنهادی متفاوت (ایستا و پویا)، دو نوع عملگر انتخاب (چرخ گردان و مسابقه ای) و سه نوع عملگر پیوند (یکنواخت و یک نقطه ای و دونقطه ای) مورد بررسی قرار گرفته اند. بدین ترتیب 12 نوع برنامه رایانه ای مختلف برای هر یک از دو حالت طراحی (در مجموع 24 برنامه رایانه ای) تهیه و برای ارزیابی عملکرد این برنامه های رایانه ای، هر یک از این برنامه های رایانه ای 100 بار بر روی هر شبکه آبرسانی جهت یافتن جواب (طرح) بهینه اجرا شده اند. با اجرا شدن این برنامه های رایانه ای بر روی چهار شبکه آبرسانی (سه شبکه آبرسانی استاندارد و یک شبکه آبرسانی ارائه شده توسط مولف) توانمندی خود را در یافتن جواب بهینه را به نمایش گذاشتند. برای نمونه یکی از برنامه های رایانه ای توانست از 100 بار اجرا بر روی یکی از شبکه های آبرسانی 94 بار به جواب بهینه دست یابد. این برنامه های رایانه ای نیز قادر هستند جواب بهینه ارائه شده توسط سایر محققین برای سه شبکه آبرسانی استاندارد که از روش های بهینه یابی غیر از روش بهینه یابی ga و یا بدون استفاده از برنامه شبیه ساز هیدرولیکی و کیفی شبکه های آبرسانی (epanet v.2) استفاده کرده بودند، را با ارزیابی تعداد شبکه آبرسانی کمتر و در یک زمان محدودتر تکرار نمایند.