در سال های اخیر با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر، روش های جدید بهینه سازی سازه ها پدید آمده اند. از بین این روش ها، روش بهینه سازی تکاملی سازه ها (eso) به خاطر سادگی آن همیشه مطرح بوده است. در این پژوهش سعی داریم از روش eso جهت تعیین مقاطع بهینه در قاب خمشی فولادی استفاده کنیم. هدف، طراحی بهینه قاب فولادی (حداقل کردن وزن) در عین حال ارضاء معیارهای آیین نامه می باشد. یافتن طرح بهینه نیاز به تکرار های مکرر دارد. جهت کم کردن تکرارها در روش eso روشی پیشنهاد گردیده است که متناظر با روش fsd می باشد. این روش برای حالتی که قید حاکم بر مسئله قید تنش باشد، بسیار مفید است. در این روش مصالح سازه ای تدریجا از بخش های قوی تر سازه به بخش های ضعیف تر و برعکس منتقل می شوند. برنامه ای در نرم افزار matlab نوشته شده و سیستم قاب خمشی با رفتار ارتجاعی در طراحی اولیه با استفاده از نرم افزار opensees مدل شده و با به کارگیری الگوریتم تکاملی بهینه شده است. در نهایت در سازه بدست آمده، تنش در تمام اعضا ماکزیمم بوده و می توان به سازه سبکتری دست یافت. برای بررسی صحت نتایج، مساله با استفاده از الگوریتم ژنتیک با هدف کمینه کردن وزن سازه با این شرط ( قید ) که سازه تحت بارگذاری محدودیت های آیین نامه را ارضا نماید حل شده است. در این تحقیق ضوابط آیین نامه مبحث دهم، طرح و اجرای ساختمان های فولادی، برای محدودیت های طراحی در نظر گرفته شده است.

در تحقیق حاضر، یک الگوریتم ساده برای بهینه سازی ابعادی سازه های تحت کمانش ارائه شده است. روش مذکور با عنوان بهینه سازی تکاملی سازه ها(eso) بیان می شود که با در نظر گرفتن شرایط حاکم بر سازه و با رعایت اصول طراحی، مصالح سازه را باز توزیع می کند. به طور کلی هدف از انجام این پایان نامه افزایش بار کمانشی سازه و تعیین شکل بهینه آن تحت شرایط مختلف تکیه گاهی و بارگذاری می باشد. افزایش بار کمانشی با فرض ثابت ماندن وزن وحجم سازه انجام می گیرد. بنابراین برای ارضاء این فرض در مرحله بازتوزیع، فقط انتقال مصالح از نقاط غیر کارآمد به نقاط کارآمد صورت می گیرد. در ادامه تحقیق، در مورد صفحات، مسئله الگوی شطرنجی مطرح و روش رفع آن بیان گردیده، و در نمونه های انجام گرفته، اصلاح شده است.

اگر چه فرمولها و قانونهای مکانیک سازه ها بیشتر بر روی پیدا کردن بیشترین تنش موجود در سازه متمرکز شده اند و پس از آن طراحی بر اساس بیشترین مقدار به دست آمده صورت می گیرد ولی بعضا قسمتهای بیرونی و یا نقاط مشخصی از یک سازه یا المان ممکن است تحت تنشهای کمتر و یا حتی تمرکز تنش قرار گیرند . در این بررسی آوردن شکلی از سازه توسط نرم افزار evolve 97به صورتی به کار می روند که تنشهای موجود در تمامی قسمتها, حتی الامکان به هم نزدیک شده و اختلاف کمتری داشته باشند تا طراحی بهینه حاصل شود. در این تحقیق فرایند بهینه سازی بر روی صفحات با شرایط مرزی و بارگذاری مختلف اعمال شده و بهینه سازی شکل صورت گرفته و حالت بهینه حاصل خواهد شد. روش مورد استفاده در این تحقیقeso (بهینه سازی تکاملی سازه ها) می باشدکه به روشی ساده، اقدام به حذف قسمتهای اضافی از سازه یا المان مورد نظر می کند تا محدودیت های مورد نظر ارضا شوند. در طی این فرایند ضخامت صفحات و ابعاد المانها دستخوش تغییرات خواهد شد.میتوان گفت بهینه سازی یعنی رسیدن به بهترین نتیجه در مورد یک عملیات در حالی که محدودیتهای خاصی برآورده شوند.

در تحلیل غیرخطی کوششی برای بهبود شبیه سازی تحلیلی رفتار یک سازه انجام می گیرد. برای مدل سازی یک رفتار، معادله غیرخطی ارائه می گردد. در فرمول بندی معادلات غیرخطی ممکن است برخی دشواریها از نقطه نظر ریاضی پیش آید. تحلیل رفتار سازه های غیرخطی با در نظر گرفتن مسیر تعادل انجام می گیرد. نقاط عطف از جمله نقاط حدی یا نقاط چند شاخگی ممکن است در این مسیر اتفاق بیفتد. در اینصورت روش های معمولی از جمله روش نیوتن – رفسون نمی توانند این مسیر غیرخطی را تحلیل نمایند. بنابراین برای این نوع حالات خاص، روش هایی به صورت تحلیل بیان شدند. از جمله این روش ها، روش طول کمان می-باشد که طی سالها، توسط محققین مختلف با قید طول کمان های مختلف ارائه شدند و هنوز هم این تحقیقات ادامه دارند. در حل این نوع مسائل به طول کمان اولیه نیاز است. در مثال های داده شده، طول کمان اولیه ای تخمین زده شده است. با دانستن طول کمان اولیه دقیق، تعداد تکرار برای همگرایی کمتر شده و سریع تر جواب بدست می آید. در این تحقیق برنامه ای با matlab نوشته شد که این برنامه برای اعضای خرپای دوبعدی با رفتار فروجهش می باشد. برای سنجش معیار درستی برنامه، با نرم افزار abaqus نیز مثال ها حل گردید و نتایج بسیار خوبی با دقت زیاد گرفته شد. نرم افزار abaqus از روش riks و برنامه نوشته شده بر اساس روش crisfield می باشد. برای طول کمان اولیه نیز تخمینی پیشنهاد شد.

در این تحقیق ، ایتدا با ارائه ی مقدّمه ای ، پیشینه ی روش eso بیان شده است. سپس در فصل اوّل ، روش های بهینه سازی سازه ای (روش هی مبتنی بر گرادیان و روش های هیوریستیک )بیان شده و توضیحاتی پیرامون برنامه ریزی خطی صحیح ،روش هموژنازسیون ،aco ، جست و جوی هارمونی ، تئوری فازی، الگوریتم ژنتیک ، شبیه سازی آنیل و جست و جوی تابو بیان شده است. در فصل دوم مبانی روش eso با توجه به الگوریتم branch-and-bound و ebb بررسی شده است. در فصل سوم ، کارهایی از گروه isg برای نشان دادن قابلیّت بهینه سازی تکاملی سازه ای در بهینه نمودن سازه ها آورده شده است. در فصل چهارم ، شاخص عملکرد (pi)به عنوان معیاری از بهینگی سازه بیان شده است. در فصل پنجم ، فرمول های تنش مسطح بیان و سپس تنش فون میسز با توجه به معیارهای شکست بیان شده است. در فصل ششم ، الگوریتم و فلوچارت روش aeso و همچنین روند افزایش المان و مبانی ریاضی این روش ارائه شده است. در فصل هفتم ، با توضیحاتی پیرامون روش المان محدود و بعضی از نرم افزارهای مربوطه ، دلیل انتخاب نرم افزار ansys در این تحقیق بیان شده است. در فصل هشتم دو سازه به عنوان نمونه با استفاده از روش aeso بهینه سازی شده اند . تاریحچه ی تکامل این سازه ها نشان دهنده ی قابلیّت این روش برای ایجاد سازه هایی با توزیع یکنواخت تنش است. در فصل نهم ، بعد از نتیجه گیری ، پیشنهادهایی رای کارهای آتی آورده شده است.

در طی چند دهه اخیر، پس از کمرنگ شدن حضور روش نیروها (روش نرمی) در حوزه تحلیل بدلیل دشوار بودن پیاده سازی آن در کامپیوتر، تحلیل المانهای محدود مبتنی بر روش تغییرمکانها (روش سختی) به طور گسترده مورد پژوهش قرار گرفته و توسعه یافته است. هر چند که روش مذکور در حال حاضر کاربردی ترین روش تحلیل در جوامع مهندسی است ولی عاری از عیب و نقص نیست. به عنوان مثال مقادیر تنش به دست آمده در نقاط گره ای از دقت کافی برخوردار نیستند. جهت جبران این کاستی ها، روشهای مختلفی نظیر روش هیبرید و روش مختلط به وجود آمده اند که هر چند تا حدی دقت نتایج را بهبود می بخشند ولی از سوی دیگر بار محاسباتی بیشتری بر کامپیوتر تحمیل میکنند. طی سالهای اخیر، نسخه جدید از روش نیروها، تحت عنوان روش مجتمع نیروها توسط پاتنایک معرفی شد که نه تنها مشابه روش تغییرمکانها به سهولت قابل برنامه نویسی است بلکه دقت و صحت نتایج آن از سایر روشها بیشتر است. در این روش برخلاف روش کلاسیک نیروها، کلیه نیروهای داخلی به عنوان مجهولات اصلی در نظر گرفته می شوند و به طور مستقیم با حل مجموعها از معادلات همزمان به دست می آیند. در این راستا تحقیق حاضر دو هدف اصلی را دنبال میکند: 1) ایجاد کتابخانه ای از المانهای محدود دوبعدی برای روش مجتمع نیروها 2) تحلیل استاتیکی و دینامیکی سازه های مختلف با این المانها و مقایسه نتایج با روش سختی

شواهد بسیاری وجود دارد که بیانگر تأثیر بسزای رفتار لایه-های خاک در پاسخ سطح زمین می باشد. مهندسان ژئوتکنیک نیز با یافته های خود این حقیقت را به اثبات رسانده اند. از طرفی مطالعات انجام گرفته در خصوص رفتار خاک نشانگر این واقعیت است که لایه های خاک تحت بارهای دینامیکی وارد محدوده ی رفتار غیرخطی می شود. در صورتی که در تحلیل های پاسخ حرکت متداول انجام گرفته، رفتار غیرخطی خاک فرض مناسبی تلقی می-شود. در این راستا، اعمال اثرات رفتار غیرخطی خاک در تحلیل پاسخ زمین و بدست آوردن طیف ویژه ی ساختگاه اهمیت ویژه ای به خود می گیرد. ایران نیز به عنوان یکی از مناطق لرزه خیز جهان به شمار می رود و توجه به ساخت سازه های مقاوم در برابر زلزله بسیار درخور توجه است. از این رو، در این پایان نامه به بررسی این مهم پرداخته شده و روش های مختلف موجود مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با استفاده از یکی از روش-های مناسب و محافطه کارانه نقشه ی توزیع شتاب طیفی در فرکانس-های مختلف برای دو منطقه ی تبریز و جنوب تهران ارائه شده است. با استفاده از این نقشه ها برای ساختگاه هایی با خواص دینامیکی نامعلوم نیز می توان طیف ویژه ی آن منطقه را بدست آورد.

در بسیاری از تحقیقات و پروژه ها در مهندسی عمران بدنبال طرحی هستیم که در آن از کمترین مصالح مصرفی استفاده شده باشد، در این تحقیق نیز همین هدف برای سازه های گنبدی دنبال می شود. بعبارتی شکل بهینه ای برای گنبدها جستجو می گردد که در آن وزن سازه کمینه شود. این شکل بهینه با شروع از یک شکل اولیه و تکامل در پروسه بهینه سازی بدست خواهد آمد. تاکید عمده در این تحقیق بر بهینه سازی شکل سازه هاست . سازه های هدف از چند توپولو‍ژی متمایز انتخاب می شوند و تحت بارهای قائم استاتیکی قرار می گیرند تا شکل بهینه آنها مورد ارزیابی قرار گیرد. روش های بهینه سازی متعددی برای حل این مساله وجود دارد که از بین آنها روش الگوریتم ژنتیک برای استفاده در این پژوهش انتخاب شده است. در تحقیق حاضر روشی کلی برای بهینه سازی شکل انواع سازه های گنبدی با استفاده از الگوریتم ژنتیک پیشنهاد شده است. طرح هندسی گنبدها با در نظر گرفتن قیدهای تنش، تغییر مکان و کمانش بدست می آیند. مشکل اصلی که در کارها و تحقیقات پیشین با آن مواجه بودند این بود که تعداد پارامترهای طراحی مورد نیاز در فرایند بهینه سازی زیاد بود که مشکلاتی چون افزایش حجم محاسبات و زمان لازم برای انجام عملیات را بدنبال داشت و علاوه بر آن مشکل به دام افتادن در بهینه های موضعی با افزایش تعداد این پارامترها افزایش می یافت. در این تحقیق با ارائه ایده ای نو برای حل مسئله سعی گردیده است تا گامی موثر در جهت حل این مشکلات و کلیت بخشیدن در برخورد با این گونه مسائل برداشته شود.

در سازه های فولادی نظیر سالنهای صنعتی و پلهای فلزی با دهنه های بزرگ که ملاحظات معماری امکان استفاده از طرح انعطاف پذیر را فراهم می نماید، کاربرد مقاطع متغیر به دلیل صرفه جوئی اقتصادی و زیبائی طرح ترجیح داده می شود. برای طراحی بهینه قابهای فولادی با مقطع متغیر، تحلیل سازه با فرض طرح و ابعاد اولیه ای برای آن انجام و سپس با توجه به توزیع نیروهای داخلی، وزن سازه، ضوابط مقاومت و پایداری موضعی و کلی سازه، طرح نهائی به روش آزمون و خطا تهیه می شود. تعداد زیاد متغیرهای آزمون و خطا در مواردی به جوابهائی غیر از بهترین و اقتصادی ترین جواب می رسد. در این پایان نامه از الگوریتم ژنتیک و میکروژنتیک برای رسیدن به طرح بهینه و اقتصادی قابهای فولادی با مقطع متغیر استفاده شده است. برای طراحی قاب های فولادی با مقطع متغیر، نرم افزاری به منظور تحلیل خطی و بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک و میکروژنتیک تهیه شده است. وزن سازه به عنوان تابع هدف و نسبت تغییرمکان نسبی طبقات، اندر کنش نیروی محوری و لنگر خمشی و تنش اعضا به عنوان قید در نظر گرفته شده است. به منظور یافتن طرح بهینه، اتصالات اعضا به همدیگر و پی می تواند مفصلی یا گیردار فرض شود. به کمک روش پیشنهادی و نرم افزار، ابعاد بهینه مقاطع اعضا و طول ماهیچه قسمت های متغیر تعیین می شود.

با توجه به اینکه برای حل مناسب هم? مسائل موجود در بهینه سازی روش واحدی وجود ندارد، روش های متعددی از بهینه سازی برای حل مسائل مختلف پدید آمده اند. یکی از این روش ها، استفاده از الگوریتم ژنتیک است که یکی از اعضای خانواد? مدل های محاسباتی الهام گرفته شده از روند تکامل انسان است. این الگوریتم ها راه های بالقو? یک مسئله را در قالب کروموزوم های ساده کد می کنند و سپس عملگر های ترکیبی را بر روی این ساختار ها اعمال می نمایند. در الگوریتم ژنتیک، قید ها معمولاً با استفاده از مفهوم تابع جریمه مورد بررسی قرار می گیرند. بدین صورت که با جریمه افراد غیر ممکن، از مقدار شایستگی آنها متناسب با درجه تخطی قید ها در جمعیت می کاهد. در بیشتر شکل های جریمه، باید بعضی از ضرایب را در ابتدای محاسبات تعیین نمود که معمولاً این ضرایب دارای مفهوم فیزیکی روشنی نمی باشند. به همین علت، تعیین مقادیر تقریبی این ضرایب حتی با آزمایش نیز تقریباً غیر ممکن می باشد. با این وجود، بیشتر شکل های جریمه از ضرایب ثابت در سراسر محاسبات استفاده می کنند که ممکن است منتج به جریمه خیلی قوی و یا خیلی ضعیف در مدت مراحل مختلف تکامل گردد. در این تحقیق، یک شکل جریمه جدید که مجزا از مشکلات فوق الذکر باشد، توسعه داده می شود. تابع جریمه ارائه شده قابلیت تعدیل خود را در مدت تکامل دارد. همچنین ضرایب استفاده شده در شکل ارائه شده مفهوم فیزیکی روشنی دارند. در این روش سعی شده در حد امکان از اثر استفاده کننده بر روی پارامترهای جریمه کاسته شود. برای نمایش نتایج استفاده از این روش جریمه چند مثال کاربردی بیان شده است. با مشاهده نتایج می توان بهبود در نتایج بدست آمده از این روش را در بهینه سازی سازه های تا حدودی احساس نمود.

در تحلیل و طراحی سازه‎ها، طراحان همواره مقاومت و سختی سازه را مورد تاکید قرار دادند و همواره به دنبال روش‎هایی هستند که بین این دو ویژگی مهم سازه نوعی تعادل و توازن برقرار کنند. در دهه‎های اخیر تلاش‎های بسیاری روی بهینه‎سازی سختی سازه‎ها صورت گرفته است. در این نوع سازه‎ها همواره نمی‎توان از دوام و استحکام آن مطمئن بود. لذا بررسی مقاومت سازه‎ها نیز حائز اهمیت ویژه‎ای است. برای حداکثرسازی مقاومت سازه لازم است که تنش حداکثر ایجاد شده در بخش‎های مختلف سازه حداقل گردند. در همه‎ی تحقیقات گذشته تنش به عنوان قید بهینه‎سازی قرار گرفته و هرگز به طور مستقیم به عنوان تابع هدف طراحی بررسی نشده است. قید قرار دادن تنش اگرچه کمتر بودن. تنش را از یک مقدار ویژه تضمین می‎کند، ولی نمی‎توان انتظار داشت که تنش را به حداقل مقدارش برساند. در هر بهینه‎سازی هر دوی این ‎معیارها باید توجه داشت که بهینه کردن یکی از این دو معیار به مفهوم بهینه‎سازی معیار دوم نیست، در نتیجه بهینه‎سازی هر دو معیار همزمان باید مورد توجه قرار گیرد. بدین منظور شاخه‎ای از بهینه‎سازی، تحت عنوان بهینه‎سازی چندمعیاری مطرح می‎شود. در تحقیق حاضر روش ( )(eso) برای بهینه‎سازی همزمان سختی و مقاومت استفاده شده است. برای ایجاد معیار کلی، ضرایب وزن معرفی می‎شوند. و در نهایت ترکیبی خطی از دو معیار، معیار کلی سازه را تشکیل خواهد داد. برای تحلیل سازه‎های مورد بررسی در این تحقیق برنامه‎ای در محیط matlab، ایجاد شده است. برای بررسی کفایت برنامه‎ی مذکور نتایج حاصل از آن برای یک سازه‎ی کوچک، با نتایج ناشی از تحلیل همان سازه با نرم‎افزار 2000sap مقایسه شده‎اند. و در نهایت مثال‎هایی برای بهینه‎سازی براساس سختی، مقاومت و هر دو معیار ارائه شده‎اند.

امروزه توجه فزاینده به کمبود مواد خام و نقصان شدید منابع انرژی شناخته شده، موجب تمایل به داشتن سازه هایی سبک، کارا و ارزان قیمت شده است. این خواست به نوبه خود بر ضرورت آگاهی یافتن مهندسان از فنون بهینه سازی وزن و هزینه سازه ها تاکید می کند. در سالهای اخیر بهینه سازی سازه ها شاهد تکنیک های جدید و ابداعی طراحی سازه ها بوده است .این روشهای جستجوی تصادفی از ایده های ناشی از طبیعت نشأت می گیرند و مشکلات روشهای ریاضیاتی، همچون پیوستگی تابع هدف، نیازمندی به محاسبه مشتقات توابع هدف وقیود و غیره را ندارند. این در حالیستکه این روشها صرفاً با ارزیابی توابع هدف توانایی یافتن نقاط بهینه کلی را دارند. الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات (pso) از جمله این الگوریتم ها می باشد. این الگوریتم بر اساس شبیه سازی اجتماعی دسته پرندگان و اجتماع ماهیها، اولین بار در سال 1995 توسط eberhart و kennedy ارائه گردید. این الگوریتم دارای یکسری مزایا می باشد که در مقایسه با سایر الگوریتم ها آن را شاخص تر می کند. از جمله این مزایا می توان به تعداد کم پارامترهای تنظیمی، سادگی کاربرد و برنامه نویسی الگوریتم، سادگی مفاهیم و بدور بودن از پیچیدگی های محاسباتی همچون تبدیل متغییرهای طراحی و غیره میتوان نام برد. اگرچه الگوریتم اجتماع ذرات دارای مزایای فوق می باشد اما یکی از معایب این الگوریتم گرفتار شدن در دام مینیمم های محلی و همگرایی زود رس به مینیم های محلی در طول اجراهای متفاوت این الگوریتم می باشد. در این پایان نامه با مکانیسم های مختلف الگوریتم اجتماع ذرات برای مسائل بهینه سازی سازه های خرپایی تقویت شده است بطوریکه کیفیت ناشی از اجراهای متفاوت آن به طور چشمگیری افزایش یافته است. یکی دیگر از معایب الگوریتم های مبتنی بر پدیده های طبیعی تعداد بسیار بیشتر ارزیابی تابع هدف نسبت به الگوریتم های مبتنی بر گرادیان می باشد. این مساله در بهینه سازی سازه ها که شامل آنالیزهای وقت گیر المان محدود در عوض ارزیابی تابعی چند متغییره می باشد بیش از پیش اهمیت پیدا می کند. در این پایان نامه الگوریتمی ترکیبی از الگوریتم اجتماع ذرات و الگوریتم سرد شدن شبیه سازی شده(sa) پیشنهاد گردیده است. در الگوریتم پیشنهادی، الگوریتم pso با استفاده از تبادل اطلاعات بین ذرات مختلف بهترین نواحی فضای جستجو را می یابد و الگوریتم sa به جستجوی بیشتر در این مناطق می پردازد. در این الگوریتم به جای استفاده از تعداد زیاد ذرات به منظور جستجوی فضای مساله تعداد آنها کاهش داده شده است و در عوض بهترین مناطق یافته شده توسط آنها بیشتر مورد جستجو قرار گرفته است. با کاهش تعداد ذرات در الگوریتم پیشنهادی، تعداد آنالیزهای المان محدود برای دست یابی به جواب نهایی به طور چشمگیری پایین آمده است. این در حالیست که قابلیت اعتماد الگوریتم برای رسیدن به جواب مطلوب افزایش نشان داده است

در چند دهه گذشته شاهد حوادثی بودیم که در آنها تحت شرایط بارگذاری غیرعادی شدید بوجود آمده در اثر آتش ، ضربه و یا انفجار ، تعدادی از ساختمان ها در سراسر جهان متحمل خرابی جزئی یا کلی پیش رونده گردیدند. خرابی پیش رونده در سازه زمانی رخ می دهد که خرابی جزئی(موضعی) یک یا چند عضو اصلی سازه ای منجر به خرابی اعضای مجاور گردیده و در نهایت سبب گسیختگی بخشی از سازه و یا خرابی کل سیستم سازه ای می شود. خرابی پیش رونده یک پدیده دینامیکی بوده که معمولاً سبب ایجاد تغییرشکل های بزرگ در سازه می باشد. در این پدیده سیستم خراب شده برای دوام آوردن، بدنبال مسیرهای بار جایگزین می گردد. یکی از مهمترین مشخصه های خرابی پیش رونده آن است که خرابی نهایی متناسب با خرابی اولیه نمی باشد. در ایالات متحده، وزارت دفاع(dod) و اداره خدمات عمومی(gsa)، اطلاعات مفصل و آئین نامه هایی در خصوص روش های تامین مقاومت سازه ها در برابر خرابی پیش رونده منتشر کرده اند که در هر دوی آنها روش مسیر بار جایگزین برای اطمینان از مقاومت کافی سازه در برابر خرابی پیش رونده بکار گرفته شده است. روش مورد استفاده بر مبنای سناریوی حذف ستون جهت بررسی پتانسیل خرابی پیش رونده و ارزیابی توان سازه برای جذب خرابی بوجود آمده می باشد. در این تحقیق از روش های تحلیل استاتیکی خطی، استاتیکی غیرخطی و دینامیکی غیرخطی برای مقایسه و ارزیابی پتانسیل خرابی پیش رونده قابهای خمشی فولادی استفاده شده است. با استفاده از نرم افزار تجاری sap2000 که بر مبنای روش المان محدود عمل می کند و با در نظر گرفتن مقررات آئین نامه وزارت دفاع آمریکا(ufc 4-023-03)، سازه فولادی 10 طبقه در نظر گرفته شده برای این تحقیق، مدلسازی شده و با حذف ناگهانی ستون مورد تحلیل قرار می گیرد(8 حالت حذف ستون). تاثیر پارامترهایی مانند موقعیت محل حذف ستون و تعداد ستون های حذف شده(یعنی موقعیت و بزرگی خرابی موضعی) در این ساختمان دارای سیستم قاب خمشی مورد مطالعه قرار گرفته و مهمترین نتایج بشرح ذیل می باشد: ? تحت شرایط عمومی یکسان، با حذف ستون در طبقه فوقانی، تغییرمکان قائم محل حذف ستون و همچنین پتانسیل خرابی پیش رونده نسبت به حذف ستون در طبقه همکف بیشتر می باشد. ? با انجام تحلیل استاتیکی غیر خطی، مشخص گردید که تشکیل مفاصل پلاستیک از اعضای دارای نسبت تقاضا به ظرفیت(dcr) ماکزیمم آغاز می گردد. ? روشهای تحلیل استاتیکی خطی و استاتیکی غیرخطی نتایج محافظه کارانه ای نسبت به روش تحلیل دینامیکی غیرخطی بدست می دهند.

یکی از روش های بهینه سازی سازه ها، evolutionary structural optimizaton (eso) می باشد. این روش، به منظور استفاده بهینه از مصالح، مصالح سازه را باز توزیع می کند. در این روش، حرکت تدریجی از سازه اولیه به سمت سازه بهینه صورت می گیرد و با در نظر گرفتن کلیه شرایط حاکم بر سازه از قبیل شرایط ساختگاهی، تکیه گاهی، بارگذاری و... با حذف یا انتفال تدریجی مصالح غیر لازم، شکل نهایی آن، ارایه و سازه به سمت بهترین نوع توزیع(مثل توزیع تنش یا ابعاد) سوق داده می شود. به عبارتی این توزیع به نحوی انجام می گیرد که مصالح از نقاط قوی تر با کارایی کمتر به نقاط ضعیف تر با کارایی بیشتر انتقال یافته وسازه با توجه به عملکرد مورد نظر، قابلیت بالاتری نسبت به طراحی اولیه داشته باشد. تاکنون دیدگاه ها و نظریات مختلفی در مورد روش بهینه سازی تکاملی سازه ها ابراز شده است. در این میان بعضی از پژوهشگران به انتقاد از این روش پرداخته و آن را در تولید ساختار بهینه ناکارا معرفی می کنند و ادعا می کنند روش بهینه سازی تکاملی سازه ها همیشه به جواب مطلوب منجر نمی شود و بعضی مواقع جواب های فوق العاده غیربهینه و محلی تولید می کند. زیرا حذف مواد بدون در نظر گرفتن پتانسیل آن ها در مراحل بعد صورت می گیرد به عبارتی المان هایی که شاید نیاز داشته باشند در تکرارهای بعدی معیارهای بهینگی برای آن ها کنترل گردد، دائما حذف می شوند. برای غلبه بر این مشکل، در این تحقیق مفهوم اساسی احتمال و بقاء بهترین در الگوریتم ژنتیک با روش esoترکیب شده و عملکرد این روش را در جستجوی پاسخ های کلی بهبود بخشیده است. این عمل با اضافه کردن عملگرهای الگوریتم ژنتیک، نظیر selection، crossover و mutation به eso انجام می گیرد. در واقع با این کار، الگوریتم تکاملی جدیدی به نام geso بوجود می آید که قدرت و سرعت آن در جستجوی پاسخ های کلی، به مراتب بالاتر از eso می باشد. در مثال های بررسی شده در فصل چهارم مشاهده می شود که توپولوژی های حاصل از روش geso هم از نظر هندسه و هم از نظر معیارهای مورد طراحی(نظیر وزن وکامپلیانس) تنوع بیشتری نسبت به توپولوژی های به دست آمده از روش eso و beso دارند. همچنین مقادیر بدست آمده از روش geso برای وزن و کامپلیانس بهتر از مقادیر حاصل از روش های eso و beso می باشند.

فرمولهای تجربی آئین نامه های ساختمانی برای تخمین دوره تناوب اصلی بر پایه پریودهای مشاهده شده ساختمان های واقعی طی زمین لرزه، ارائه شده اند و عموماً تابعی از ارتفاع و نوع ساختمان (قاب خمشی، قاب ساده و یا سیستم دوگانه) هستند. این روابط به دلیل راحتی در کاربرد، به طور گسترده ای توسط مهندسین طراح مورد استفاده قرار می گیرد. دقت روابط آیین نامه های موجود کافی نبوده، درنتیجه کمبود روابطی ساده و دقیق حس می شود. در این تحقیق، با بهره گیری از قابلیت های برنامه نویسی ژنتیکی، بعنوان جدیدترین عضو خانواده الگوریتم های تکاملی، روابطی با دقت مناسب برای تخمین دوره تناوب ارتعاشی اصلی ساختمان های قاب خمشی ارائه می دهیم.

به طور کلی عمده ترین هدف شاخه های مختلف بهینه سازی سازه ها ، کاهش مصالح مصرفی ، تمرکز مصالح در بخشهایی که بیشترین تاثیر را در انتقال نیرو به تکیه گاه دارند و سبک کردن سازه بدون صرفنظر کردن از قیود می باشد. برای این منظور روشهای مختلفی که پایه های نظری و تجربی دارند ابداع شده است. با توجه به اینکه برای حل مناسب هم? مسائل موجود در بهینه سازی روش واحدی وجود ندارد، روش های متعددی از بهینه سازی برای حل مسائل مختلف پدید آمده اند. یکی از این روش ها، استفاده از الگوریتم ژنتیک است که یکی از اعضای خانواد? مدل های محاسباتی الهام گرفته شده از روند تکامل انسان است. این الگوریتم ها راه های بالقو? یک مسئله را در قالب کروموزوم های ساده کد می کنند و سپس عملگر های ترکیبی را بر روی این ساختار ها اعمال می نمایند. در الگوریتم ژنتیک، قید ها معمولاً با استفاده از مفهوم تابع جریمه مورد بررسی قرار می گیرند. بدین صورت که با جریمه افراد غیر ممکن، از مقدار شایستگی آنها متناسب با درجه تخطی قید ها در جمعیت می کاهد. در بیشتر شکل های جریمه، باید بعضی از ضرایب را در ابتدای محاسبات تعیین نمود که معمولاً این ضرایب دارای مفهوم فیزیکی روشنی نمی باشند. به همین علت، تعیین مقادیر تقریبی این ضرایب حتی با آزمایش نیز تقریباً غیر ممکن می باشد. با این وجود، بیشتر شکل های جریمه از ضرایب ثابت در سراسر محاسبات استفاده می کنند که ممکن است منتج به جریمه خیلی قوی و یا خیلی ضعیف در مدت مراحل مختلف تکامل گردد. در این تحقیق، یک شکل جریمه جدید که مجزا از مشکلات فوق الذکر باشد، توسعه داده می شود. تابع جریمه ارائه شده قابلیت تعدیل خود را در مدت تکامل دارد. همچنین ضرایب استفاده شده در شکل ارائه شده مفهوم فیزیکی روشنی دارند. در این روش سعی شده در حد امکان از اثر استفاده کننده بر روی پارامترهای جریمه کاسته شود. برای نمایش نتایج استفاده از این روش جریمه چند مثال کاربردی بیان شده است. با مشاهده نتایج می توان بهبود در نتایج بدست آمده از این روش را در بهینه سازی سازه های تا حدودی احساس نمود.

اندرکنش دینامیکی سد و مخزن بر روی پاسخ دینامیکی سد بتنی وزنی در مقابل زلزله اثرات قابل توجهی دارد. این اثر باید توسط روش های منطقی و قابل اطمینان در طراحی لرزه ای سدها به صورت دقیق تری در نظر گرفته شود. در این پایان نامه، اندرکنش سد و مخزن به عنوان یک مسئله انتشار موج به وسیله روش اجزاء محدود طیفی بر پایه ی چندجمله ای های لژاندر مدل شده است. کدهای خاص جداگانه ای برای تحلیل اندرکنش سد و مخزن در حوزه زمان با استفاده از روش های اجزاء محدود و اجزاء محدود طیفی نوشته شده است. نتایج بدست آمده از هر دو روش از نظر دقت، کارائی و زمان محاسبات باهم مقایسه شده اند. در روش اجزاء محدود طیفی با افزایش تعداد المان ها در سد و افزایش درجه ی تقریب در مخزن می توان با استفاده از همگرایی طیفی به سرعت به نتایج روش اجزاء محدود رسید. می توان نشان داد که تمام شرایط مرزی در محیط مخزن با استفاده از روش اجزاء محدود طیفی به صورت دقیق و قطری مدل می شود. روش اجزاء محدود طیفی منجر به ماتریس جرم قطری دقیق هم برای سد و هم برای مخزن می شود. ماتریس سختی این روش نسبت به روش اجزاء محدود هم برای سد و هم مخزن تنکی تر و دقیق تر است. روش اجزاء محدود طیفی به زمان محاسبات کمتری به خصوص برای المان های مراتب بالاتر یا سیستم بزرگتر نسبت به روش اجزاء محدود دارد. بنابراین روش اجزاء محدود طیفی روش مناسبی برای تحلیل دینامیکی سیستم سد و مخزن می باشد.

زلزله ها همه ساله در نقاط مختلف جهان به وقوع پیوسته و خرابی های متعددی را به بار می آورند. در صورتی که سازه های مجاور دارای خصوصیات دینامیکی متفاوت بوده و با فاصله ی مناسب از یکدیگر تفکیک نشده باشند، این ارتعاشات منجر به ایجاد برخورد مابین آن ها خواهد گردید. مسأله ی برخورد سازه ها در طول زلزله ها بارها مشاهده گردیده است. خسارات و آسیب های جبران ناپذیر ناشی از این برخوردها توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. به منظور آگاهی از میزان خسارات ناشی از برخورد سازه ها بایستی حداکثر مقدار نیروی ضربه ی وارد بر آن ها مشخص گردد. طیف پاسخ نیروی ضربه که مقدار حداکثر نیروی ضربه ی وارد بر دو سازه ی مجاور را به صورت تابعی از پریود ارتعاش طبیعی سازه ها یا فرکانس آن ها ارائه می کند، می تواند به عنوان ابزاری مفید در طراحی لرزه ای سازه ها مورد استفاده قرار گیرد. در این پایان نامه به منظور دستیابی به این طیف، هر دو سازه توسط سیستم یک درجه ی آزادی (sdof) مدل گردیده اند. این سازه ها دارای رفتار الاستیک خطی می باشند. به منظور مدل سازی نیروی برخورد از مدل ویسکوالاستیک غیرخطی بهره گرفته شده است. در راستای حل معادلات حرکت سازه ها و یافتن نیروی ضربه ی وارد بر آن ها از برنامه نویسی در محیط matlab استفاده گردیده است. با توجه به این که جنبش زمین در نزدیکی گسل با جنبش عادی زمین متفاوت می باشد، طیف ضربه ی سازه ها در نواحی دور و نزدیک گسل مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی صورت گرفته، تأثیر پارامترهای مختلف مانند جرم، میرایی سازه ها و فاصله ی بین ساختمان ها بر روی ماکزیمم مقدار نیروی ضربه مطالعه گردیده است. نتایج حاصل نشان می دهد که پارامترهای ذکر شده تأثیری اساسی بر روی مقدار نیروی ضربه ی وارد بر سازه ها خواهند داشت. بر خلاف تصور عمومی، همواره افزایش فاصله ی بین سازه ها منجر به کاهش نیروی برخورد نخواهد گردید. مقدار این نیرو علاوه بر فاصله ی بین سازه ها، به ویژگی های رکورد انتخابی و ویژگی سازه های مورد مطالعه وابسته می باشد.

روش اجزاء محدود یکی از شناخته شده‎ترین روش‎ها برای حل عددی معادلات دیفرانسیل می‎باشد. در این روش، میدان حاکم بر مسئله توسط المان‎هایی به بخشهای کوچکتر و با رفتار مشخص تقسیم می‎شود. در نهایت معادلات تعادل سیستم در نقاط گرهی تشکیل و با حل دستگاه معادلات خطی نظیر، متغیرهای حاکم مسئله تعیین می‎شوند. اصولاً، هر چه تعداد اجزاء، بیشتر و تقسیم‎بندی ریزتر باشد، پاسخ‎های بدست آمده به پاسخ‎های واقعی نزدیکتر خواهد بود. ولی با توجه به محدودیت‎های موجود در ابزارهای حل(میزان حافظه، سرعت سیستم‎های کامپیوتری موجود و...) تقسیم‎بندی‎ها باید بکشل بهینه و به نحوی انجام شود که با حداقل تعداد المان بتوان به بیشترین میزان دقت دسترسی داشت. بنابراین چگونگی تقسیم‎بندی میدان(مش‎بندی) یکی از چالش‎های عمده در روش المان‎های محدود می‎باشد. روش‎های متعددی برای مشبندی میدان‎های دو بعدی و سه بعدی ارائه شده است. در تحقیق حاضر، مش‎بندی میدان‎های دو بعدی دلخواه بر اساس مش‎بندی یک میدان ساده‎تر(مربع استاندارد) و با استفاده از مفاهیم نگاشت انجام می‎گیرد. در نهایت، کارائی روش مذکور در مقایسه با روش‎های موجود، مورد بررسی و مطالعه قرار خواهد گرفت.

طراحی سازه ای بتن بر اساس اطلاعات مربوط به مشخصات مکانیکی و رفتار سازه ای بتن انجام می شود. در مورد سازه های بتنی با بتن معمولی آیین نامه ها و تحقیقات انجام شده معیار مناسبی را ارائه می دهند. اما با توجه به این که مطالعات بتن سبکدانه سازه ای به گستردگی بتن معمولی نیست و اطلاعات تحقیقات انجام یافته نیز بصورت کامل و مدون ارائه نشده است معیار جامعی برای طراحی سازه ها در دست نمی باشد بنابراین با توجه به گستردگی کاربرد بتن سبکدانه سازه ای در احداث ساختمان ها و جایگزین شدن بتن سبکدانه در عناصر سازه ای ساختمان ها، ضرورت دارد به صورت دقیق رفتار آن مورد مطالعه قرار گیرد.

در سال های اخیر با پیشرفت تکنولوژی کامپیوتر، روش های جدید بهینه سازی سازه ها پدید آمده اند. از بین این روش ها، روش بهینه سازی اجتماع ذرات (pso) یکی از الگوریتم های قدرتمند و پر طرفداری برای بهینه سازی است که بیشتر به خاطر سرعت همگرایی بالا مورد استفاده قرار می گیرد. الگوریتم pso برای اولین بار در سال 1995 به عنوان یک روش بهینه سازی معرفی شده و اساس آن شبیه یک رفتار دسته جمعی می باشد که از آن برای نشان دادن حرکت گروهی پرندگان و ماهی ها استفاده می شود. این الگوریتم با وجود اینکه عمر کمی دارد اما توانسته است در حوزه های کاربردی بسیار ، از الگوریتم های قدیمی تر پیشی بگیرد و به عنوان انتخاب اول محسوب شود. در این پژوهش سعی داریم از روش pso جهت تعیین مقاطع بهینه در قاب خمشی فولادی استفاده کنیم. هدف طراحی لرزه ای بهینه قاب فولادی (حداقل کردن وزن) در عین حال ارضاء معیارهای آیین نامه می باشد. در این پایان نامه برای طراحی لرزه ای از روش استاتیک خطی استفاده شده است و برنامه ای در نرم افزار matlab نوشته شده و سیستم قاب خمشی با رفتار ارتجاعی در طراحی اولیه با استفاده از نرم افزار opensees مدل شده و با به کارگیری الگوریتم pso بهینه شده است. برای بررسی صحت نتایج، مساله با استفاده از الگوریتم ژنتیک با هدف کمینه کردن وزن سازه با این شرط ( قید ) که سازه تحت بارگذاری محدودیت های آیین نامه را ارضا نماید حل شده است. در این تحقیق ضوابط آیین نامه مبحث دهم، طرح و اجرای ساختمان های فولادی، برای محدودیت های طراحی در نظر گرفته شده است.

بند های کنگره ای یکی از انواع خاص بند ها هستند که تاج آنها در پلان به شکل خطوط شکسته است . استفاده از بند های کنگره ای به دلیل کاهش قابل توجه هزینه ها و مشکلات اجرایی در مقایسه با سایر انواع بند ها ، به علت افزایش طول موثر بند در عرض کانال مشابه ، مورد توجه قرار گرفته است . همچنین افزایش قابل توجه ظرفیت آبگذری و قدرت تخلیه بالا و هوادهی از مزایای این نوع از بند ها است . اما طراحی بهینه سازه بند کنگره ای به خاطر رفتار پیچیده جریان و پارامتر های متعدد هندسی بند کنگره ای ، پیچیدگی های خاص خود را دارد . به همین جهت مطالعات زیادی در مورد روش های متنوع طراحی بند های کنگره ای انجام شده است . در این پژوهش طراحی هندسه بند کنگره ای با سه روش از الگوریتم های تکاملی ( الگوریتم ژنتیک ، اجتماع ذرات و جستجوی هارمونی ) انجام و با هم مقایسه شده است . همچنین برای بررسی عملکرد الگوریتم طراحی شده ، چند بند کنگره ای ساخته شده ، دوباره طراحی و نتایج برای مقایسه ارائه شده است .

روش ها و سیستم های گوناگونی برای کنترل سازه ها وجود دارد که شامل کنترل غیر فعال، کنترل فعال و کنترل نیمه فعال سازه می باشد که هوشمنداند و بر تغییرات بارهای دینامیکی وارده قابل انطباق می باشند این سیستم ها دارای خواص مکانیکی متغیر و قابل کنترل هستند. انواع مختلفی از میراگرهای نیمه فعال با خواص مکانیکی قابل کنترل وجود دارد. میراگر mr نوعی میراگر مایع کنترل پذیر است. هنگامی که این مایع در معرض میدان مغناطیسی قرار می گیرد در عرض چند میلی ثانیه ذرات داخل آن قطبش یافته و مایع به حالت نیمه جامد تبدیل می شود. برای مدلسازی رفتار این نوع میراگر های mr از مدل bouc-wen استفاده می شود که یک الگوریتم کنترلی ولتاژ ورودی را کنترل می کند. در این پایان نامه سازه با سیستم قاب برشی مجهز به میراگرهای mr مدلسازی شده و کنترلرفازی برای کنترل آن به کار گرفته می شود. برای بررسی نتایج تاثیر این سیستم در کنترل لرزه ای سازه ها از دو مدل قاب برشی سه طبقه و یک مدل قاب برشی پنج طبقه استفاده شد، که میراگر در دو حالت مختلف بر روی سازه نصب شد. نتایج نشان می دهد که استفاده از میراگر mr برای شتاب نگاشت های با محتوای فرکانسی متفاوت موجب کاهش در پاسخ تغییرمکانی سازه و بهبود عملکرد لرزه ای سازه می شود و عملکرد سیستم کنترل نیمه فعال با کنترلر فازی کاملا تحت تاثیر پارامترهای منطق فازی مانند توابع عضویت و قوانین فازی می باشد همچنین نصب میراگر mr در طبقات بالاتر سبب کاهش بیشتر در پاسخ سازه می شود

در تمام پروژه های طراحی مهندسین سازه سعی بر این دارند که کمترین مقدار مصالح را به کار ببرند. در سازه های بلند، به دلیل پیچیدگی و سختی اجرا، نیاز به تکنیک های بهینه سازی وجود دارد. بعد از اختراع بالابرها، شروع به ساخت سازه های بلندتر شد و بارهای جانبی بیشتر تاثیرگذار شد. با افزایش ارتفاع سازه، انعطاف پذیری جانبی افزایش می یافت و کاهش سختی جانبی سازه در اثر بارهای جانبی، آسیب های زیادی ایجاد می کرد. بتن وفولاد، در طراحی سازه های بلند بسیار قابل کاربرد می باشد. هر دو خصوصیات منحصر به فردی دارند اما هر کدام هزینه متفاوتی دارند. بنابراین زمانیکه هزینه مصالح مد نظر است، تعیین عملکرد بهینه آنها عامل کلیدی می باشد. در سازه های بلند، سیستم های باربر جانبی مختلفی از جمله قاب های برشی، خرپاهای برشی، قاب ها با هسته برشی، تیوپهای قابی و خرپایی،... برای مقابله با این بار جانبی وجود دارد، اما در سازه هایی که هسته دارای صلبیت مناسبی نمی باشد، برای مقابله با بار جانبی از سیستم کمربندهای خرپایی و مهاربند بازویی استفاده می شود و تغییر مکان نسبی طبقات را به صورت قابل توجهی کنترل می کند. برای افزایش عرض موثر سازه از ستونهای کناری دورتادور محیط سازه استفاده می شود. هدف در این تحقیق، طراحی بهینه سازههای فولادی و تعیین موقعیت بهینه مهارهای بازویی در سازههای فولادی و بتنی بوده است. برای بهینه سازی از الگوریتم تکاملی ژنتیک استفاده شده است. موقعیت بهینه مهارهای بازویی در سازههای فولادی با در نظر گرفتن کمترین وزن سازه و در سازههای بتنی با در نظر گرفتن کمترین تغییرمکان بام و همچنین کمترین مجموع لنگرهای بالا و پایین مهار بازویی میباشد. بدین منظور ابتدا برنامهی تحلیل و طراحی اتوماتیک سازههای فولادی با رعایت تمام موارد آیین نامه ای در محیط نرم افزار matlab نوشته شده است. سپس مقاطع بر اساس آیین نامه aisc تحلیل و طراحی شده است. سپس برای مقابله با تغییرشکل جانبی و تغییرمکان نسبی طبقات و وزن خود سازه اعمال شده بر پی سازه، در سازههای فولادی از مهار بازویی و هسته مهار شده استفاده شده است. موقعیت بهینه مهاربندهای میانی و تعداد آنها به کمک الگوریتم ژنتیک تعیین شده است. با تغییر دادن موقعیت مهار بازویی، سختی کل سازه به صورت قابل توجهی تغییر میکند، بنابراین برنامه نوشته شده این قابلیت را دارد که همزمان با اعمال مهار بازویی، کل اعضای سازه تحلیل شود و در صورت ضعیفیا قوی بودن دوباره طراحی شود تا اقتصادی ترین سازه بدست آید. با توجه به نتایج،در سازه فولادی با در نظر گرفتن یک مهاربازویی در موقعیتبهینه، 30% کاهش تغییرمکان نسبی و با در نظر گرفتن دو مهاربازویی در موقعیتبهینه، 41% کاهش بدست آمده است. همچنین 17% کاهش وزن و 16% کاهش تغییرمکان ماکزیمم نشان داده شده است. برای سازههای بتنی نیز برنامه تحلیل اتوماتیک در محیط نرم افزار matlab نوشته شده است. برای مقابله با تغییرشکل جانبی و تغییرمکان نسبی طبقات و وزن خود سازه اعمال شده بر پی سازه، از مهار بازویی و هسته دیوار برشی استفاده شده است. مقاطع تیر و ستون و دیوار برشی برای بارهای ثقلی و جانبی و ترکیب آنها طراحی شده است. سپس موقعیت بهینه کمربندهای میانی به کمک الگوریتم ژنتیک تعیین میشود. لازم به ذکر است که در تمام مراحل الگوریتم ژنتیک برنامه این قابلیت را دارد که بعد از تغییر دادن موقعیت مهار بازویی، کل سازه برای تغییرمکان نسبی (drift) و سایر موارد آیین نامه ای کنترل شده است تا از نظر سازه ای قابل قبول باشد. با توجه به نتایج 45% کاهش تغییرمکان نسبی و با در نظر گرفتن دو مهاربازویی در موقعیتبهینه، 50% کاهش بدست آمده است. همچنین 17% کاهش تغییرمکان ماکزیمم نشان داده شده است.

در دهه های گذشته تحلیل های خطی،بیشترین کاربرد را در جهت تحلیل و بررسی رفتار سازه ها در مقابل زلزله داشته اند.با توجه به اینکه سازه ها در زلزله های بزرگ بیشتر در محدوده رفتار غیر خطی عمل می کنند، تحلیل های خطی نمی توانند رفتار واقعی سازه را نشان دهند. تحلیل های تاریخچه زمانی غیر خطی دقیق ترین روش جهت بررسی رفتار سازه ها هنگام زلزله استاما این روش همراه با مشکلاتی از جمله وقت گیر بودنو حساسیت نتایج به رکورد های انتخابی، می باشد. برای حل مشکلات روش تاریخچه زمانی،ایده تحلیل استاتیکی غیر خطی مطرح شده است. روش های پوش اور، جزو روش هایی تقریبی هستند، که در سال های اخیر برای سازه های سه بعدی نیز مطرح شده و اثرات پیچش را نیز نظر گرفته اند. در تحقیق حاضر، رفتار سازه های فولادی با خروج از مرکزیت های مختلف مورد بررسی قرار گرفته استو روش های مودال وبه هنگام شونده براساس برش-پیچش طبقات (sta) مورد ارزیابی قرار گرفته اند.نتایج نشان می دهد، روش پوش اور sta در تخمین پاسخ های سازه در مقایسه با دیگر نتایج از دقت بالاتری برخوردار است،هرچند این روش در تخمین دریفت طبقات تحتانی ساز های بلند نتایج ضعیفی ارائه کرد.برای حل این مشکل از پوش منحنی پوش اور متداول و staاستفاده کردیم.نتایج نشان می دهد با توجه به حساسیت پاسخ سازه به رکورد انتخابی، با قطعیت در مورد هیچ یک از روش ها پوش اور نمی توان اظهار نظر کرد.

تحلیل پایداری سازه های لاغر نیازمند انجام دادن تحلیل غیرخطی هندسی می باشد. با دنبال کردن مسیر غیرخطی تعادل، تشخیص پدیده فروریختگی و بار کمانش و در کل، ظرفیت باربری سازه، امکان پذیر می شود. در تحلیل سازه ها، معادلات تعادل غیرخطی، اغلب با استفاده از روش نیوتن- رفسون که یک روند افزایشی- تکراری (incremental- iterative) است، حل می شوند. اما این روش در نزدیکی نقاط حدی دچار مشکل می شود. برای غلبه بر این مشکل، روش های کنترل تغییرمکان به وجود آمدند که در جاهایی که ناپایداری بارها وجود دارند، تغییرمکان ها کنترل شوند. این روش نیز در مواجهه با نقاط برگشتی دچار مشکل می گردد. برای غلبه بر نقاط بحرانی ذکر شده در ترسیم مسیر تعادل، روش هایی به وجود آمدند که از هر دو کنترل تغییرمکان و بار استفاده می کنند. روش طول کمان (arc-length method) در این زمینه به خوبی عمل می کند. این روش در تحلیل اجزای محدود، کاربرد بسیاری دارد. در این تحقیق، برای تسریع در همگرایی و افزایش دقت روش طول کمان خطی، تأثیر سه عامل طول نموی و معادله قیدی و متغیر مقیاسی مورد بررسی قرار گرفته است. در بررسی های انجام یافته روی روش طول کمان خطی، براساس نتایج به دست آمده افزایش طول نموی سبب تسریع در ترسیم مسیر کامل تعادل می گردد اما موجب کاهش دقت همگرایی می شود. برای پوشش این امر از معادله قیدی جدیدی استفاده شد که سبب افزایش دقت همگرایی می گردد که نتایج به دست آمده نیز این موضوع را تأیید می کنند. در بررسی تأثیر اندازه متغیر مقیاسی بر عملکرد روش طول کمان خطی می توان بیان داشت که حداقل در تحلیل سازه های خرپایی، روش کنترل طول کمان با ? = 0 تنها در صورتی که معیار تعیین علامت گام پیش بینی درست داده شود، قادر به غلبه بر تمام نقاط ویژه خواهد بود. علاوه بر این در ترسیم منحنی پاسخ بار- تغییرمکان نیز تعداد نموها کاهش می یابد.

طرح بهینه سازه ها عبارت است از تعیین متغیرهای طراحی با روشی معین، به طوریکه مصالح مصرفی سازه حداقل و همزمان قیود طراحی ارضا شوند. بهینهسازیسازه هابراساسنظریهقابلیت اطمینان، با توجه به طبیعت تصادفی پارامترهای سازه ای از قبیل خواص مصالح، بارهای خارجی، ابعاد هندسی و غیره مورد بررسی قرار خواهد گرفت. به کمک نظریه قابلیت اطمینان سیستم های سازه ای، می توان عدم قطعیت های ناشی از طبیعت آماری پارامتر های سازه ای را به صورت روابط ریاضی درآورد. متعاقبا، می توان ملاحظات ایمنی و عملکرد را به طور کمی وارد روند طراحی نمود. در این پژوهش پارامترهایی از قبیل بار و مقاومت به صورت متغیرهای تصادفی بیان می شوند. در بهینه سازی سازه ها طبق نظریه ی قابلیت اطمینان می توان موارد متعددی از جمله: کمینه سازی وزن، تحت محدودیت قابلیت اطمینان اعضای سازه و کمینه سازی وزن، تحت محدودیت قابلیت اطمینان سیستم سازه، را در نظر گرفت. هدف از این پژوهش طراحی بهینه سازه های فضاکار بر اساس کمینه سازی وزن تحت محدودیت های بیان شده و مقایسه آن ها با یکدیگر می باشد. از طرفی نتایج به دست آمده با نتایج بهینه سازی یقین اندیشانه مقایسه شده است. کاربرد روش های کلاسیک ریاضی در بهینه سازی این سازه ها مطلوب نمی باشند، روش های بهینه سازی متعددی برای حل این مساله وجود دارد که از بین آن ها روشالگوریتم ژنتیک برای استفاده در اینپژوهش انتخاب شده است. یکی از مشکلات موجود در بهینه سازی این سازه ها همگرایی موضعی آن ها است. مشکل دیگر، زمان طولانی لازم برای انجام محاسبات قابلیت اطمینان در سازه های بزرگ مقیاس می باشد. در این تحقیق راهکارهایی برای حل این مشکلات پیشنهاد شده است. به طوریکه می توان در زمان بسیار کوتاهتری سازه های مورد بررسی را در محدوده ایمنی مورد نظر آنالیز و طراحی نمود. الگوریتم پیشنهادی برای بهینه سازی سازه های خرپایی مختلف با بارگذاری متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل توانمندی روش پیشنهادی را در رویارویی با مشکلات عنوان شده،نشان می دهد. به طوریکه محاسبات بهینه سازی احتمال اندیشانه برای سازه های بزرگ، در محدوده زمانی بهینه سازی یقین اندیشانه قرار می گیرد. همچنین در بررسی نتایج، این الگوریتم اجرایی برای بهینه سازی سازه های خرپایی متقارن با بارگذاری متقارن عملکرد بسیار مناسبی را از خود نشان می دهد. نتایج وزنی در حدود 14% کمینه تر از حالت بهینه سازی یقین اندیشانه حاصل شده است.

آنالیز شیءگرا تاثیر نیرومندی را برای مدل کردن سازه در کامپیوتر گذاشته است. ooa این امکان را فراهم می آورد که سیستم های سازه به صورت آبجکت های دال ها و آبجکت های تیرها،آبجکت های ستون ها و غیره منظور شوند. مثلا برای اولین بار در سال 2000 آقای روارد و فن وس از یک مدلسازی شیء گرا برای روش طراحی استفاده نمودند. اخیرا برای طراحی، الگوریتم های ga ,ea در حال پیوند خوردن با سازه های شیء گرا هستند و این پیوند شروعی برای الگوریتم های بهینه سازی پیشرفته سیستم های سازه ای می باشد. در مدلسازی شیءگرا یک سیستم سازه ای، می توان ازالگوریتم pbd در بهینه سازی سازه های مرکب و نا همگن به خوبی وکامل استفاده نمود. (سازه های مرکب معمولا در نواحی زلزله خیز ویا دارای باد شدید احداث می گردد). مثلا در بادبندی های ضربدر دارای خروج از مرکزیت کاربرد خوبی دارند.

استفاده از این مدل جدید، شکل یا توپولوژی متفاوتی را نسبت به مدل کلاسیک خود ارائه می کند که قطعی به نظر می رسید. به هنگام مقایسه سازه های به دست آمده از روش بهینه سازی توپولوژی یقین اندیشانه و مدل rbto، روش بهینه سازی احتمال اندیشانه، سازه های قابل اعتمادتری در مقایسه با روش اولیه با وزن برابر ارائه می کند، این امر به این دلیل است که در برخی پارامتر های وارده عدم قطعیت در نظر گرفته می شود. در چند مثال اهمیت کاربرد این تحلیل در بهینه سازی شرح داده شده است. همچنین در حل مثال ها به مقایسه جواب های حاصل از روش dto با روش rbto پرداخته شده اس

در طی مراحل تحقیق سعی شده است که تا در روند بهینه سازی نمونه های عددی نشان داده شود که در روش (geso) عملیات کمتری نسبت به (eso) انجام می گیرد تا سازه با سختی بهینه به دست آید.

در سال¬های اخیر روش بهینه سازی تکاملی سازه¬ها موسوم بهevolutionary structural optimization ( eso ) به¬عنوان یک ابزار قوی در طراحی سازه¬ها مورد استفاده قرار می گیرد. مبنای این روش استفاده از نتایج تحلیل المان محدود مسئله در هر مرحله و فرآیند حذف تدریجی مواد زائد بر مبنای نتایج می¬باشد. روش eso یکی از روش¬های متعدد علم بهینه سازی سازه¬ها می باشد که اولین بار در سال¬ 1992 مطرح شد و بر پایه حذف تدریجی مواد غیر ضروری سازه شکل گرفته است. ]2[ در این تحقیق، یک معیار تکاملی جدید برای مسائل مربوط به طراحی با استفاده از تغییر ضخامت ( بر اساس به حداقل رساندن حداکثر تنش در سازه ) ارائه می¬گردد. در این راستا فایل های مختلفی برای نشان دادن توانایی استفاده از روش بهنیه سازی تکاملی سازه ها ارائه شده است و این مثالها در برنامه ansys مدل سازی و پس از اعمال شرایط تکیه گاهی تحلیل می شوند و نهایتا در طراحی بهینه با مقایسه نتایج بدست آمده از خروجی برنامه ansys به هدف کلی طرح می رسیم.

رفتار سازه های فولادی در برابر بارهای لرزه ای به طور مستقیم وابسته به عملکرد اتصالات آنها در انتقال نیروهای برشی و خمشی است. برای طراحی اتصالات خمشی تیر به ستون در سازههای فولادی از تئوری کلاسیک تیرها استفاده می شود، که بر آن اساس، در مقاطع h شکل مقدار عمدهای از نیروهای خمشی به وسیله بالهای تیر و مقدار نسبتاً کمی از طریق جان تیر به ستون منتقل می گردد. در انتقال برش در این نوع اتصالات، بخش عمدهای از برش توسط جان تیر انتقال می یابد و مقدار کمی که حدوداً زیر 10 درصد است، توسط بالها انتقال پیدا می کند. بنابراین اتصال جان تیر به ستون برای انتقال برش در اتصالات خمشی تیر به ستون از اهمیت ویژهای برخوردار است. به عبارت دیگر، اگر اتصال جان تیر به ستون حذف گردد، مقدار زیادی از ظرفیت برشی سیستم کاسته می شود. از سوی دیگر، تجارب زلزله های گذشته مواردی از اتصالات تیر به ستون را نشان داده است، که درحالیکه تنها بین بال تیر و ستون اتصال قابل قبولی وجود داشته، و اتصال جان تیر به صورت مطلوب نبوده، در مقابل زلزله عملکردی بهتر از حد مورد انتظار، از خود نشان داده اند. در نتیجه، این ایده که ضعف اتصال در قسمت جان تیر سبب تضعیف قابل توجه ظرفیت باربری سیستم می گردد، ممکن است با واقعیت انطباق کمتری داشته باشد. در این تحقیق سعی شده با مقایسه اتصالات متفاوت به یک نوع اتصال مناسب که رفتاری بهینه داشته باشد، رسید.برای این منظور 7نوع اتصال تیر به ستون با ورقهای اتصال متفاوت مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. پنج عدد از آنها اتصالات رایج و مورد استفاده در بازار می باشد و دو عدد دیگر اتصالات بهینه بیان شده در مقالات پیشین می باشند که ورد بررسی قرار گرفته اند. اتصالات در نرم افزار ansys مدلسازی شده و پس از طراحی با مقایسه خروجی های نرم افزار اتصال بهینه بدست آمده است. بررسی های انجام شده نشان می دهد اتصالات پیشنهادی در مقالات دارای گیرداری در حد بالایی می باشد و در محاسبات نیز با دقت زیادی می توان آنها را به صورت گیردار فرض کرد.

بهینه¬سازی سازه¬های فولادی با استفاده از الگوریتم¬های تکاملی مانند الگوریتم¬های ژنتیک، ازدحام ذرات و کلونی مورچگان با رعایت قیدهایی مانند تغییرمکان بیشینه ، تنش بیشینه در اعضای سازه و سایر قیدهای آیین¬نامه¬ای انجام می¬شود. از شاخص¬های مهم کارایی و توانایی الگوریتم¬های بهینه¬سازی سازه¬ها می¬توان به حداقل تعداد دفعات تحلیل سازه و تعیین وزن حداقل سازه با رعایت قیدهای از پیش تعیین شده اشاره کرد. تعداد دفعات تحلیل سازه از این جهت مهم است که بر روی هزینه محاسبات و زمان رسیدن به جواب تاثیر زیادی دارد. هدف این پایان¬نامه، استفاده از الگوریتم¬ بهینه¬سازی گروه شکار و بهبود این الگوریتم برای بهینه¬سازی سازه¬ها، با حداقل کردن وزن سازه و تعداد دفعات تحلیل سازه نسبت به الگوریتم¬های موجود است.روش کار نیز بدین صورت است که الگوریتم گروه شکار در نرم افزار متلب کد نویسی می شود و سپس توسط کدهای تحلیل سازه که در متلب کد نویسی شده است نیروها و تنش های موجود را بدست آورده و طی یک روند تکراری پروسه بهینه سازی را انجام می دهد . پس از آنکه این روند تکراری به پایان رسید و نقطه ی بهینه پیدا شد ( وزن حداقل ) که توسط سطح مقطع های حداقل که به عنوان متغیرهای طراحی هستند و باعث حداقل شدن وزن سازه می گردند نتایج حاصل در جدولی که در فصل 3 این تحقیق تدوین شده است با نتایج کارهای گذشته و سایر الگوریتم ها مقایسه می شود . در این تحقیق 4 نوع خرپای فولادی 10 عضوی ، 25 عضوی ، 72 عضوی و 120 عضوی مورد مطالعه قرار گرفته اند که مطابق جداول موجود در فصل 3 مشاهده شد این الگوریتم در مقایسه با سایر الگوریتم ها کارایی بهتری دارد که یک نمونه بارز آن می توان به سازه فضاکار گنبدی 120عضوی اشاره کرد که وزن بدست آمده توسط این الگوریتم به مراتب از الگوریتم های دیگر کمتر است که این خود کارا بودن الگوریتم گروه شکار را نتیجه می دهد .

روند فرم یابی برای سازه های تنسگریتی یک هندسه و توزیع نیروی ممکن را برایشان فراهم می آورد. از روش های فرم یابی برای این سازه ها که در طی این سال ها مطرح شده اند، می توان به روش های تحلیلی و عددی اشاره نمود.با توجه به این که هر تنسگریتی با شکل و هندسه خاص دارای سطح انرژی مربوط به خود می باشد در این تحقیق ابتدا رابطه میان انرژی پتانسیل کل سازه با تعادل و پایداری بررسی می شود سپس روش ترکیبی مبتنی بر کمینه کردن انرژی پتانسیل کل سازه معرفی شده است. این روش، سازه های تنسگریتی موردنظر را از یک هندسه اولیه نامتعادل و بدون محاسبه ماتریس سختی، در دو گام فرم یابی می کند. اطلاعات موردنیاز در این روش ماتریس مجاورت و یک پیکربندی اولیه از سازه است. در گام نخست انرژی پتانسیل کل با روش شبه نیوتنی کمینه می شود و در گام بعدی بردار چگالی نیروها به کمک روش سیمپلکس nelder mead و شرایط مرتبه ماتریس چگالی نیروها تا دقت موردنیاز اصلاح می گردند. سازه های به دست آمده از این روش نامنظم بوده و طی مثال های متعدد، صحت روش پیشنهادشده مورد ارزیابی قرار گرفته است.

بنابراین، در این پایان نامه برآنیم تا سطح عملکرد روش (eso) را با اصلاح تابع هدف بر پایه انرژی کرنشی برخی المان‎ها بهبود بخشیم، ارزیابی تابع هدف بهبود یافته با مثال عددی از خرپای مسطح انجام می‎شود. هدف از این مثال این است که آیا می‎توان به سازه‎ای سبک تر از سازه به دست آمده از روش (eso) با توجه به قیود اعمال شده دست یافت. تحلیل خرپا و محاسبات لازم برای بهینه‎سازی توابع هدف و تعریف مراحل الگوریتم سیمپلکس با برنامه نویسی در محیط matlab انجام یافته است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.