این تحقیق با ارائه ی روشی ابتکاری، در راستای بهینه سازی وزن سازه، مبادرت به اعمال نیروی پیش تنیدگی در قاب های شیب دار صنعتی با مقاطع متغیر نموده است. مکان اعمال نیروی پیش تنیدگی، با حل مثال های فراوانی در دو نقطه ی پای ستون یا همان تکیه گاه و همچنین بالای ستون تعیین گردیده است. نحوه ی اعمال این نیرو می تواند با استفاده از کابل های کشیده شده باشد. در این تحقیق به واسطه ی تدوین نرم افزاری به زبان برنامه نویسی ویژوال بیسیک، به بهینه سازی قاب های شیب دار صنعتی با مقاطع متغیر به وسیله ی پیش تنیدگی پرداخته شده است. روش بهینه سازی، روش الگوریتم ژنتیک جزیره ای بوده و از روش تنش مجاز آیین نامه فولاد آمریکا استفاده گردیده است. خروجی های نرم افزار ذکرشده مقاطع بهینه ی سازه که شامل ارتفاع جان در دو انتهای هر کدام از اعضا، عرض بال، ضخامت جان و ضخامت بال بهینه شده می باشد. علاوه بر پارامترهای ذکر شده میزان نیروی پیش تنیدگی بهینه در هرکدام از نقاط ذکر شده نیز توسط نرم افزار ارائه می گردد. صحت سنجی نتایج برنامه در سه مرحله ی تحلیل، طراحی و بهینه سازی انجام پذیرفته است. مقایسه نتایج برنامه با نتایج حاصله از حل دستی و نرم افزار sap2000 حاکی از صحت خروجی های برنامه می باشد. پس از اطمینان از درستی نتایج، اقدام به بهینه سازی چند قاب در حالات مختلف پیش تنیدگی گردیده است و نهایتاً نتایج قابل توجهی حاصل شده است که حاکی از تاثیر بسزای پیش تنیدگی در بهینه سازی قاب های شیب دار صنعتی می باشد. میزان این تاثیر براساس مکان اعمال نیروی پیش تنیدگی و طول دهانه قاب متغیر می باشد.

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.‏

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