به جهت نقص آیین نامه های رایج، از نظر پیش بینی عملکرد سازه ها در برابر زلزله، در چند سال اخیر روش طراحی بر اساس عملکرد مورد توجه پژوهشگران و آیین نامه های جدید قرار گرفته است. هدف از طراحی بر اساس عملکرد این است که بتوان سازه ای ساخت که عملکرد آن در مقابل زلزله های مختلف قابل پیش بینی باشد و بتوان عملکرد مورد نظر را بسته به هدف سازه انتخاب نمود. تحلیل بار افزون در مقایسه با تحلیل های دینامیکی غیرخطی، دارای دقت مناسبی می باشد. در طراحی شالوده های نواری به همراه شمع، تخمین مناسب و کنترل نشست ، به ویژه نشست نسبی دارای اهمیت می باشد. در طراحی یک شالوده همراه با شمع، معمولا محل شمع ها بر مبنای قضاوت مهندسی تعیین می شود. مدل هایی نیز برای چیدمان شمع ها به منظور به حداقل رساندن نشست های نسبی پیشنهاد شده اند. در این مدل ها، تمامی عوامل تاثیرگذار به طور همزمان در نظرگرفته نشده اند و به همین دلیل، در استفاده از آن ها محدودیت هایی وجود دارد. در این پایان نامه، بهینه یابی موقعیت شمع ها در زیر شالوده نواری دو طرفه مطابق با ضوابط طراحی بر اساس عملکرد سازه بررسی شده است. برای این منظور، ابتدا عکس العمل های تکیه گاهی سازه مطابق عملکرد سازه تعیین می شود و سپس با اعمال این عکس العمل ها بر روی شالوده و با استفاده از الگوریتم جامعه پرندگان، نشست نسبی شالوده حداقل می شود.

الگوریتم سلولار اتومیتا ابزاری مناسب برای مدل کردن پدیده های طبیعی بوده که در اینجا برای به دست آوردن رابطه زمانی بین وقوع زمین لرزه ها مورد استفاده قرار گرفته است. به عبارت دیگر در این تحقیق یک مدل احتمالی برای تحلیل خطر لرزه ای ایجاد شده است که بدین منظور یک الگو زمان- مکان از وقوع زمین لرزه ها با استفاده از الگوریتم سلولار اتومیتا تولید شده است. برای نیل به این هدف ابتدا کاتالوگ لرزه ای به بازه های زمانی و ناحیه مورد نظر به قسمت هایی که آنها را سلول می نامیم تقسیم شده است. این سلول ها بر اساس معیار های خاصی به دو حالت فعال و غیر فعال تفکیک شده اند. به این ترتیب یک الگو دینامیک از سلول های فعال و غیر فعال که با زمان تغییر می کنند، ایجاد می شود. در این مرحله با استخراج روابط احتمالی، الگوریتم سلولار اتومیتا تصادفی تولید و با استفاده از آن رابطه زمان- مکان وقوع زمین لرزه ها شبیه سازی شده است. برای استخراج این روابط احتمالی اندر کنش بین سلول ها با استفاده از یک همسایگی مدل شده است و همچنین با ماکزیمم کردن تابع اطلاع دو جانبه بین حالات مدل های گذشته و آینده، مدل بهینه انتخاب شده و در نهایت مدل خطر لرزه ای احتمالی برای قسمتی از زون لرزه خیز زاگرس با در نظر گرفتن کاتالوگ لرزه ای مربوط به سال های 1968 تا 2008 ارائه شده است.

یکی از روش­های نوین برای بهبود رفتار سازه های بتن آرمه و ترمیم و مقاوم سازی آنها استفاده از صفحات مسلح به الیاف پلیمری (frp) می باشد.در این میان محصور شدگی با استفاده از صفحات frp، به عنوان یکی از تکنیک­های مقاوم­سازی اجزای سازه های بتن­مسلح شناخته شده که باعث تغییر رفتار بتن و در نتیجه تغییر رفتار سازه می­گردد. تحقیقات زیادی بر روی تقویت تیرها و ستونها و دال ها با مواد کامپوزیتی به صورت تئوریک و آزمایشگاهی انجام گرفته است. ولی به کاربرد مواد کامپوزیتی برای تقویت اتصالات بتنی توجه کمتری شده است. با توجه به اهمیت اتصالات در سازه ها، در این تحقیق به بررسی اثر محصور شدگی اتصالات سازه های بتنی پرداخته شده است. با توجه به تئوریک بودن روش بیشتر به مقایسه رفتار لرزه ای سازه با تغییر پارامترهایی همچون مقاومت فشاری بتن محصور شده ، میزان محصور شدگی اتصالات و نوع الیاف تقویتی، توجه شده است.به این منظور ساختمانی بتن مسلح که بر اساس آیین­نامه ایران طراحی شده، در حالتهای مختلف تقویت اتصالات با frp، و بدون تقویت مورد ارزیابی قرارگرفته و رفتار لرزه­ای آنها با استفاده از تحلیل دینامیکی­غیرخطی بررسی می­شود. روند بهبود مقاومت، شکل پذیری و جذب انرژی با استفاده از نمودارهای جابجایی- زمان، برش پایه – زمان و نمودارهای هیسترزیس برای حالت های مختلف بررسی می­شود. نتایج نشان می­دهد که محصور سازی اتصالات تیر و ستون با frp اگر چه شکل پذیری و قابلیت استهلاک انرژی سازه را افزایش داده ولی در زلزله­های شدید نمی­تواند از فروپاشی سازه جلوگیری کند. همچنین این تکنیک تاثیر چندانی در افزایش سختی سازه ندارد و برای افزایش سختی باید از ورقهای frp در امتداد طولی عضو استفاده کرد.

ایده پردازش موازی امکان استفاده از الگوریتم های جدید در مسائل بهینه سازی سازه ها را میسر کرده است. تحلیل و طراحی هم زمان روش مناسب بهینه سازی بوده که میتواند با استفاده از روش پردازش موازی به طور موثری ارتقاء پیدا کند. ماشین های یاخته ای یک مورد خاص از شبکه ماشینها به حساب می آید که در آن گراف به شکل منظم و روش به هنگام سازی به صورت هم زمان می باشد. هر سلول دارای یک مقدار یا مجموعه ای از مقادیر می باشد که در طی فرایند تکرار این مقادیر به هنگام سازی می شود. مجموعه سلول هایی که برای به هنگام سازی مقدار یک سلول در نظر گرفته می شوند کاملا وابسته به مسئله و نوع رفتاری است که مدل سازی آن مدنظر هست. یکی از دلایل عمده بسط نظریه ماشین های یاخته ای در مسائل مربوط به دینامیک سازه ها، امکان بهره گیری از قابلیت های منحصر به فرد این نظریه برای بهینه سازی سیستم های دینامیکی می باشد. در این تحقیق این نظریه در بحث تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی سازه ها وارد گردیده است و با توجه به کارایی مناسب آن در حل محلی معادلات تعادل، سازه های چند درجه آزادی به چندین سازه تک درجه آزادی تبدیل شده، آنها را تحلیل کرده و از روی نتایج آنها شبکه عصبی را آموزش داده ایم که قابلیت برآورد پاسخ سیستم های تک درجه آزادی دیگر را در مقابل همان شتاب نگاشت دارا است. با یکبار آموزش یک شبکه برای شتاب نگاشت خاص می توان نتایج آن را در تحلیل انواع سازه ها، مستقل از نوع رفتار آن به کار برد و تاریخچه زمانی پاسخ سازه تک درجه آزادی را بدست آورده و در پی آن پاسخ کل سیستم محاسبه می شود. پس از آن بهینه سازی سازه که در آن فرایند تحلیل به دفعات اتفاق می افتد با سرعت محاسبات بالا صورت می گیرد. دقت نتایج تحلیل و سرعت بالای آن حکایت از به وجود آمدن الگوریتم هایی مناسب برای پردازش موازی دینامیکی دارد. از طرف دیگر انجام تحلیل دینامیکی یک سیستم چند درجه آزادی با حل یک سری معادله تک درجه آزادی فارغ از خطی یا غیر خطی بودن سیستم نوید بخش افقی جدید در زمینه کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی در بهینه سازی سیستم های دینامیکی می باشد.

نیاز انرژی هیسترتیک هر سازه ای باید در امتداد طبقات آن توزیع شود چرا که اتلاف انرژی هیسترتیک در یک طبقه یا طبقاتی خاص منجر به تمرکز خسارت و شکل گیری طبقه نرم می شود. براین اساس در پایان نامه حاضر روشی برای طراحی لرزه ای سازه های بتن آرمه پیشنهاد شده است. دراین راستا، علاوه بر معیارهای طراحی موجود در آیین نامه های رایج شامل مقاومت، مفهوم ستون قوی- تیرضعیف و تغییرمکان نسبی بین طبقه ای الاستیک، معیارهای یکنواخت بودن الگوی توزیع انرژی هیسترتیک، میزان خسارت اعضاء و کل سازه در هنگام زلزله در نظر گرفته شده است. روند طراحی به اینگونه است که ابتدا چند سازه در عوض طراحی اولیه، بطور تصادفی طراحی می شوند. پس از کنترل معیارهای رایج طراحی، هر سازه تحت تحلیل تاریخچه زمانی غیرالاستیک، قرار می گیرد. سپس با استفاده از شاخص خسارت اصلاح شده ی پارک- انگ، تحلیل خسارت روی هر سازه به جهت تعیین الگوی توزیع انرژی هیسترتیک و میزان خسارت متحمل شده، انجام شده است. فرآیند طراحی با استفاده از الگوریتم جامعه پرندگان در قالب مسأله بهینه سازی انجام شده بطوریکه معیارهای طراحی به عنوان قیود مسأله بهینه سازی در این فرآیند منظور شده اند. در این پایان نامه از شتاب نگاشت مصنوعی مطابق ساختگاه خاص بر اساس مدل غیرایستای کانای- تاجیمی به عنوان تحریک زمین استفاده شده است.

روش تحلیل تاریخچه زمانی به دلیل تاثیر بازتاب های سازه در هر مقطع زمانی در مدت وقوع زلزله، یک روش قوی و موثر در ارزیابی سازه ها در برابر زلزله است. برای انجام این تحلیل، نیاز به شتاب نگاشت هایی است که منطبق بر خصوصیات لرزه خیزی منطقه باشد. اما در بعضی از مناطق، داده های لرزه ای مناسبی به ثبت نرسیده است. یکی از راه های حل این مشکل، استفاده از شتاب نگاشت های مصنوعی تطبیق یافته برخواص لرزه خیزی منطقه می-باشد. در این مسیر مشکلاتی وجود دارد که از آن جمله می توان از بین رفتن محتوای فرکانسی، بالا رفتن شاخص انرژی (که تاثیر زیادی بر ساختمان های بلند و نامنظم دارد) و متفاوت بودن مدت تداوم حرکت (که در تحلیل غیر خطی تاریخچه زمانی تاثیر زیادی دارد) شتاب نگاشت مصنوعی نسبت به شتاب نگاشت اصلی را نام برد. در این مقاله با استفاده از تئوری موجکی و الگوریتم pso شتاب نگاشت های منطبق بر طیف طراحی تولید شده است که محتوای فرکانسی، شاخص انرژی ومدت تداوم حرکتی آنها تا حد زیادی به شتاب نگاشت اصلی نزدیک است. در این روش، ابتدا از شتاب نگاشت های اصلی تبدیل موجکی پیوسته گرفته، سپس تابع جزئیات را به دست آورده و اصلاح می کنیم. با استفاده از الگوریتم pso ضرایب مقیاس بهینه-ای برای موجک محاسبه می شود و بهترین جواب که از لحاظ محتوای فرکانسی، شاخص انرژی و مدت تداوم حرکت تا حد زیادی به شتاب نگاشت اصلی نزدیک است بدست می آید.

امروزه عیب‎یابی سازه‎ها به منظور جلوگیری از خرابی سازه‎ها یکی از فعال‎ترین زمینه‎های تحقیقاتی است که توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. به طور کلی می‎توان به مسئله عیب‎یابی به صورت حل دستگاه معادلات غیرخطی نگاه کرد. جهت بدست‎آوردن پارامترهای خرابی، دستگاه معادلات غیرخطی وابسته پس از خطی‎سازی حل می‎شود. این تحقیق به عیب‎یابی سازه‎ها تحت تحریک دینامیکی با استفاده از پاسخ‎های اندازه‎گیری‎شده می‎پردازد. پاسخ‎های شتاب سازه بوسیله شتاب‎سنج‎ها ثبت می‎شوند که برای عیب‎یابی تحت بار دینامیکی تعبیه شده‎اند. از این رو شتاب‎های ثبت‎شده منشأ خطا می‎باشند. این خطاها ممکن است به نتایج نادرست برای شناسایی پارامترهای خرابی منجر شوند. در ریاضیات برای تسهیل حل دستگاه معادلات خطی در مقابل این قبیل خطاها، روش‎های پایدارسازی(منظم‎سازی) مورد استفاده قرار می‎گیرند. پایدارسازی تیخونوف و پایدارسازی تجزیه مقادیر منفرد منقطع دو روش از بهترین روش‎های پایدارسازی می‎باشند. ایده اصلی این روش‎ها، مقیاس‎کردن خطای گوسی به سمت مبدأ در جهت‎های متعامد مختلف با ضرایب مقیاس متفاوت و کوچک‎تر از یک می‎باشد. در تحقیق حاضر این روش‎ها برای بهبود نتایج در مقابل شتاب‎های اندازه‎گیری‎شده خطادار استفاده می‎شوند. برای مطالعه موردی خرپای دوبعدی در نظر گرفته شده است. نتایج بدست‎آمده اثر مثبت این روش را در عیب‎یابی دقیق سازه‎ها نشان می‎دهد.

افزایش عمر سازه ها، عدم رعایت دقیق ضوابط آیین نامه ها در زمان طراحی و اصول صحیح ساخت در زمان اجرا، اعمال بارهای بیش از حد در هنگام زلزله، خستگی ناشی از سیکل های بارگذاری و باربرداری و سایر عوامل احتمالی دیگر می توانند باعث آسیب در سازه ها گردیده که در صورت عدم شناسایی و اصلاح به موقع، این آسیب ها با گذشت زمان توسعه یافته و در نهایت ممکن است باعث فروپاشی کل سازه شوند. بنابراین تعیین خرابی در سیستم های سازه ای و تعلقات آن برای کنترل سلامتی سازه ها و افزایش ایمنی و اطمینان از وضعیت موجود سازه ها امری مهم و ضروری است. زمانی که آسیب در سازه به وقوع می پیوندد، این عامل می تواند باعث تغییرات کوچکی در سیستم سازه ای شود که خود باعث ایجاد تاثیر منفی بر روی عملکرد سازه می گردد. بنابراین بایستی پارامترهایی که نقش مهمی در شناسایی و تعیین شدت آسیب دارند به درستی انتخاب گردند. در این تحقیق، روشی بر مبنای انرژی کرنشی جنبشی و مودال جهت تعیین موقعیت و شدت آسیب در سازه ها پیشنهاد شده است. فرض بر این است که از خصوصیات دینامیکی سازه، فقط فرکانس های چند مود اول در دسترس باشد. با استفاده از فرکانس های موجود روشی برای تعیین ماتریس سختی سازه آسیب دیده پیشنهاد شده است. معادله تعیین شدت آسیب بر مبنای تغییرات کل انرژی کرنشی مودال بسط داده شده است. مسئله شناسایی آسیب به-صورت یک مسئله بهینه سازی غیر مقید، مدل شده و برای حل معادله فوق از الگوریتم اجتماع ذرات با رفتار کوانتومی استفاده گردیده است. همچنین مسئله وجود خطا (نویز) در پاسخ های دینامیکی حاصل از سنسورها و تاثیر آن بر روی دقت شناسایی آسیب مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی عملکرد موثر روش فوق، مثال های عددی ارائه شده و نتایج بیانگر دقت و عملکرد مناسب روش پیشنهادی برای تعیین محل وقوع و شدت آسیب در سازه می باشد.

روش المان محدود روشی عددی برای حل تقریبی معادلات دیفرانسیل جزئی و نیز حل معادله های انتگرالی می باشد. اساس کار این روش یا حذف کامل معادلات دیفرانسیل یا ساده سازی آنها به معادلات دیفرانسیل معمولی، که با روشهای عددی مثل اویلر حل می شوند، می باشد. در حل معادلات دیفرانسیل جزئی مسئله مهم این است که به معادله ساده ای که از نظر عددی پایداراست، به این معنا که خطا در داده های اولیه و در حین حل آنقدر نباشد که به نتایج نامفهوم منتهی شود برسیم. روش المان محدود از فراگیرترین روش های مورد استفاده برای آنالیز مسایل مهندسی است. این روش درحل معادلات دیفرانسیل جزئی روی دامنه های مختلف، یا هنگامی که دامنه متغیر است، یا وقتی که دقت بالا در همه جای دامنه الزامی نیست و یا اگر نتایج همبستگی و یکنواختی کافی را ندارند، بسیار مفید می باشد. اما این روش در مدل سازی دامنه های پیچیده دارای دقت بالایی نیست. همچنین در مسایل دارای ترک خوردگی به دلیل الزام تطبیق مش بندی با ترک، نیازمند تعویض مش بندی در هر مرحله رشد ترک هستیم که این خود باعث کند شدن روند حل مساله و کاهش دقت جواب نهایی می شود. روش المان محدود توسعه یافته به عنوان یک روش با دقت بالا و سریع برای حل مسایل مکانیک شکست ارایه شد تا بتواند معایب روش المان محدود در مدل سازی ناپیوستگی ها را برطرف نماید. توانایی این روش در مدل سازی ناپیوستگی به طور مستقل از مش بندی است. ناپیوستگی ها به وسیله مجموعه ای از توابع پیوسته و ناپیوسته که دارای خاصیت جزیی از واحد هستند و توابع غنی ساز نامیده می شوند مدل می شوند. همچنین روش آنالیز هم-هندسی که از توابع نربز به عنوان توابع پایه استفاده می کند جهت برطرف کردن ناتوانی های المان محدود در مدل سازی اشکال پیچیده ارایه گردید. در این پایان نامه هدف این است که مزایای دو روش مذکور را با هم ترکیب کنیم و روشی بسازیم که علاوه بر سرعت و دقت بالا در آنالیز بتواند هندسه دشوارترین سازه ها را نیز به صورت دقیق مدل کند.

اگر بتوان وزن سازه را با حفظ مقاومت و عملکرد آن، به نحوی کاهش داد تا در طی وقوع زلزله، انرژی کمتری جذب کند؛ آنگاه خسارت‏های وارده کمتر شده و همزمان با تأمین اقتصاد طرح، ایمنی سازه نیز افزایش می‎یابد. در واقع هدف اصلی برقراری ارتباط بین دو مبحث اساسی علم مهندسی عمران، یعنی طراحی بر اساس عملکرد و بهینه‏سازی سازه‏ها است؛ تا ضمن بهبود عملکرد در سازه، بتوان وزن بهینه آن را نیز تعیین نمود. سازه‎های فولادی با مهاربند ‎خارج ازمحور، باتوجه به شکل‏پذیری و سختی مناسب که به ترتیب خاصیت قاب‎های خمشی و قاب‎های مهاربندی شده‎ همگرا می‏باشد، می‏تواند ارائه‎کننده‎ی یک سازه‎ی مقاوم برای جذب انرژی و کنترل تغییرمکان در مناطق لرزه‎خیز باشد. در این تحقیق به بهینه‏سازی سازه‎های فولادی با مهاربند خارج از محور، به روش طراحی براساس عملکرد(performance based design) پرداخته می‏شود؛ که از جمله پارامترهای موثر در این امر تعیین طول تیرپیوند در مهاربند و سطح مقطع اعضا می‏باشد و به بررسی تغییرات طول تیرپیوند در هر ارتفاعی از سازه پرداخته می‏شود. با توجه به این که در این نوع بادبندها تمام رفتار غیرخطی در ناحیه تیرپیوند اتفاق می‎افتد، ممکن است ثابت نگه داشتن طول تیرپیوند، باعث تشکیل مفاصل پلاستیک در محل‎های ناخواسته شود، به همین علت متغیر بودن تیرپیوند در هر ارتفاعی از سازه می‏تواند تأثیر مطلوبی بر مکانیزم تشکیل شده در تیرپیوند داشته باشد. روش بهینه‏سازی مورد استفاده در این تحقیق الگوریتم ژنتیک می‏باشد.

در این تحقیق تعداد طبقات، تعداد دهانه ها، طول تیر پیوند و سختی تیر پیوند به عنوان پارامترهای مهم در قاب واگرا در نظر گرفته شده است. با تغییر در مشخصات پارامترهای ذکر شده موقعیت نقطه عملکرد قاب مورد ارزیابی قرار می گیرد.

در اکثر پروژه های مربوط به احداث سازه های عظیم که بر روی نهشته های عمیق رسی یا ماسه ای قرار می-گیرند، مهندسان راغب اند که از فونداسیون گسترده بتن مسلح استفاده نمایند. این فونداسیون ها تا جایی که امکان دارد بار حاصل از ستون ها و دیوار های برشی را بر روی سطحی وسیع پخش می کنند و در نتیجه می-توانند منجر به کاهش نشست اختلافی گردند. به طور کلی مهم ترین عاملی که بایستی در طرح نهایی فونداسیون ارضاء گردد نشست است که بایستی در حد مجاز باشد. از طرف دیگر در حالتی که فونداسیون برای سازه های عظیم طراحی می گردد ظرفیت باربری نهایی نیز باید کنترل گردد. به منظور محدود کردن نشست به محدوده مقادیر مجاز آن می توان از فونداسیون های عمیق(شمع ها) استفاده نمود. به طور مرسوم فونداسیون های عمیق با به کارگیری ضرایب ایمنی بالا برای شمع ها طراحی می شوند. شمع ها در گروه شمع به گونه ای قرار می گیرند که تمام بار حاصل از سازه را حمل می کنند. اگرچه کلاهک گروه شمع که معمولا از نوع فونداسیون گسترده می باشد در تماس نزدیک با خاک قرار می گیرد، اما معمولا از سهم باربری کلاهک در برابر کل ظرفیت باربری فونداسیون چشم پوشی می گردد]1[. با این حال در دهه های اخیر، با افزایش شناخت این فونداسیون ها می توان دریافت که استفاده از گروه شمع و اتصال آن به فونداسیون گسترده به طوری که با خاک درتماس باشد، می تواند تا اندازه قابل توجهی منجر به اقتصادی شدن طرح گردیده و کارایی فونداسیون را نیز افزایش دهد. در این نوع فونداسیون ها از هر دو قسمت گروه شمع و فونداسیون گسترده به طور قابل ملاحظه ای در باربری بهره گرفته شده که به عنوان فونداسیون گسترده متکی بر گروه شمع(piled raft foundation) شناخته می شوند]2[. این دیدگاه در طراحی فونداسیون منجر به مشارکت هر دو نوع فونداسیون گسترده و گروه شمع در باربری گردیده، در نتیجه از هر دو قسمت به نحو بهینه ای استفاده می گردد. اساس کار فونداسیون گسترده متکی بر شمع به این گونه است که شمع ها به صورت اصولی در نواحی مختلف فونداسیون گسترده قرار گرفته و سهمی از بار سازه را تحمل می کنند اما بر خلاف آن در گروه شمع، شمع ها در تمام نواحی فونداسیون پخش گردیده و تمام بار سازه را به تنهایی تحمل می کنند. در طراحی گروه شمع، شمع ها به گونه ای طراحی می گردند که تحت بار های بهره برداری از نظر ژئوتکنیکی به ظرفیت نهایی خود می رسند ولی با مطرح شدن مفهوم فونداسیون گسترده متکی بر شمع، کاهش نشست در برابر ظرفیت باربری از اهمیت بیشتری برخوردار بوده و پارامتر نشست به عنوان ملاک اصلی در طراحی مورد توجه قرار می گیرد]3[. استفاده از فونداسیون گسترده متکی بر شمع علاوه بر اقتصادی کردن پروژه منجر به افزایش کارایی فونداسیون و کاهش نشست ها تا حد مجاز می گردد. اگرچه این فونداسیون ها به طور قابل ملاحظه ای به منظور اجرای سازه های بلند مرتبه مورد استفاده قرار می گیرند، اما علاوه بر آن می توانند جهت ترمیم ساختمان ها و در گاهی موارد اجرای سازه های معمولی در شرایط خاص ژئوتکنیکی نیز مفید واقع شوند. 2-1- اهداف پایان نامه بهینه سازی در طراحی با توجه به استفاده مناسب از امکانات موجود همواره از مهم ترین مسائل در مهندسی بوده که به عنوان اصلی مهم در اکثر فعالیت های پژوهشی مدنظر قرار می گیرد و اهداف تحقیق با توجه به آن شکل می گیرند. در این تحقیق نیز طراحی فونداسیون گسترده متکی بر شمع بر مبنای ارائه الگوی اقتصادی مناسب مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به نیاز جامعه مهندسی به درک مناسبی از رفتار خاک و عدم توانایی عموم مهندسین در مدل سازی سه بعدی رفتار خاک بوسیله ی نرم افزار های تخصصی ژئوتکنیک، بر آن شدیم تا با درک صحیح از رفتار خاک، رفتار فونداسیون گسترده متکی بر شمع را در شرایط مختلف ژئوتکنیکی اعم از خاک رسی، ماسه ای و خاک لایه ای مورد مطالعه قرار داده و به منظور تسهیل در حل مشکلات مهندسین، نمودار ها و جداولی ارائه دهیم تا گام موثری در طراحی هر چه دقیق تر فونداسیون ها برداشته باشیم. 3-1- ساختار پایان نامه و روش انجام تحقیق این تحقیق در هفت فصل ارائه می گردد. در فصل دوم پیشینه ای از کار های انجام شده بر روی فونداسیون گسترده متکی برشمع ارائه گردیده و انواع روش های مختلف مورد استفاده به منظور تحلیل ها، به طور مختصر بیان گردیده اند و از میان آن ها بهترین روش جهت انجام تحلیل ها استفاده می گردد. با توجه به اهمیت موضوع اندرکنش خاک-سازه، در فصل سوم روابط حاکم بر اثرات اندرکنش شمع-شمع و شمع-خاک با استفاده از روش لایه ی محدود و المان محدود بیان می گردد. در فصل چهارم به معرفی نرم افزار مورد استفاده پرداخته شده و از دو مثال به عنوان نمونه های موردی جهت بررسی صحت نتایج حاصل از نرم افزار استفاده می گردد. با توجه به این که در اکثر موارد، طراحی شالوده ها توسط نرم افزار safe انجام می شود، در فصل پنجم به بررسی نقاط ضعف این نرم افزار پرداخته شده و ضرایب تصحیح در شرایط مختلف ژئوتکنیکی محاسبه گردیده است. در فصل ششم که به عنوان اصلی ترین فصل محسوب می گردد، تاثیر انواع خاک های ماسه ای و رسی و همچنین لایه بندی های مختلف در پارامترهای طراحی فونداسیون گسترده متکی برشمع مطالعه شده است. در پایان نتایج حاصل از مطالعات انجام گرفته و پیشنهادات به منظور ادامه ی تحقیقات آینده در فصل هفتم ارائه می گردد.

در این مطالعه، طرح بهینه سازه های بتنی براساس قابلیت اعتماد با درنظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه با استفاده از یک الگوریتم جستجوی گرانشی گسسته جدید و یک روش تقریب سازی موثر مطرح شده است. طرح بهینه سازه های بتنی براساس قابلیت اعتماد با درنظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک-سازه منطبق بر طراحی براساس عملکرد جستجو شده است. الگوریتم پیشنهادی جستجوی گرانشی گسسته بر مبنای الگوریتم جستجوی گرانشی استاندارد می باشد که هزینه سازه را تحت قیود قطعی و غیرقطعی بهینه می نماید. در این مطالعه، سطوح عملکردی قابل قبول طراحی براساس عملکرد را با تئوری قابلیت اعتماد آمیخته شده تا مقدار احتمال خرابی سالیانه غیرعملکردی با مقدار مجاز متناظر آن برای هر سطح عملکردی مقایسه گردد. روش شبیه سازی مونت کارلو بعنوان یک روش قابل اطمینان برای محاسبه احتمال های خرابی استفاده شده است. برای کاهش زمان محاسباتی روش شبیه سازی مونت کارلو، یک روش تقریب سازی پیشنهاد شده است که بطور قابل قبولی پاسخ های لرزه ای مورد نیاز سیستم اندرکنش خاک- سازه را در پروسه پیش بینی نماید. این روش پیشنهادی تقریب سازی شامل ترکیب ماشین بردار حداقل مربعات وزنی و تابع هسته موجکی می باشد. نتایج عددی بیانگر کارآمد بودن و عملکرد محاسباتی بسیار خوب روش پیشنهادی تقریب سازی و الگوریتم پیشنهادی جستجوی گرانشی گسسته در بهینه سازه های بتنی براساس قابلیت اعتماد می باشد.

در این رساله عیب یابی سازه ها با استفاده از پاسخ های سازه ای و تحلیل حساسیت مورد توجه قرار گرفته است. فرکانس ها، مود شکل ها، تغییر مکان های استاتیکی و شتاب های دینامیکی به عنوان پاسخ های سازه ای در نظر گرفته شده اند. مساله عیب یابی سازه ها به صورت حل دستگاه معادلات غیر خطی دیده شده است. اصولا دستگاه معادلات به دو وضعیت معین و نامعین تقسیم می شوند. در این رساله عیب یابی سازه ها در شرایط نامعین (پاسخ های سازه ای کمتر از تعداد متغیرهای خرابی) به طور ویژه مورد توجه قرار گرفته اند. در این حالت برای رسیدن به جواب خرابی منحصر به فرد، پر صفر بودن جواب خرابی واقعی لحاظ گردیده است. الگوریتم های عیب یابی به دو دسته قطعیتی و هوشمند تقسیم بندی می شود. در حالت عیب یابی نامعین الگوریتم های متعددی در هر دو حوزه قطعیتی و هوشمند طراحی گردیده اند. هر کدام از الگوریتم های پیشنهادی برای مورد خاصی پیشنهاد می شوند. در مورد رویکرد قطعیتی الگوریتمی به نام حل زیر مجموعه پیشنهاد گردید. در این الگوریتم به طور متوالی زیر مجموعه ای مربوطه حل می گردد. فرایند انتخاب زیر مجموعه و حل دستگاه غیرخطی تا همگرایی به جواب خرابی ادامه پیدا می کند. در روش های هوشمند مطرح شده به طور اخص الگوریتم اصلاحی وراثتی و جامعه مورچگان به خدمت گرفته شده اند. تمامی الگوریتم های پیشنهادی با مثال های موردی متعددی مورد آزمایش و بررسی قرار گرفته شده اند. همچنین صحت و کارایی الگوریتم ها با وجود خطای اندازه گیری که به صورت عددی شبه سازی می شود مورد تایید قرار گرفته است و در تمامی موارد صلاحیت روش ها به اثبات رسیده است. همچنین در رساله حاضر نشان داده شده است که مود شکل ها در سازه های چرخشی ناکارا می باشند به طوری که رفتار آنها با تحلیل حساسیت قابل پیشبینی نیست. لذا یک پاسخی اصلاحی به نام شبه بردار معرفی گردیده است که خوش رفتار بوده و در سازه های چرخشی باید به جای بردارهای ویژه مورد استفاده قرار گیرد. نهایتا نتایج عددی موفقیت شبه بردار ویژه را تایید نمودند.

توسعه اقتصادی، فرهنگی و تکنولوژی یک جوامع مختلف نیاز به ساخت سازه های با کاربری خاص و دهانه های بسیار بزرگ و شکلهای بدیع و اثرگذار را افزایش داده است. سازه های فضاکار با توجه به ویژگیها و مزایی خاص خود یکی از اصلی ترین راه حلها برای برآورده کردن نیاز مزبور می باشند. امروزه سازه های فضاکار به دلیل داشتن مزایای متنوع به طور گسترده و روز افزونی در پوشش سالن های وسیع صنعتی، آشیانه هواپیماها، سالن های ورزشی، نمایشگاهها و ... مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به بزرگی و وسعت این سازه ها و کاربرد آنها در فضاهای وسیعی که معمولا جمعیت فراوانی حضور دارند و نیز با توجه به فرم های خاص و سیستم های پیچیده سازه ای آنها، باید دقت ویژه ای را در طراحی این سازه ها معمول داشته و ملاحظات خاصی را مورد توجه قرار داد؛ به گونه ای که طراحی ایمن و اقتصادی حاصل گردد. سازه های فضاکار گروهی از سازه ها هستند که رفتار مسلط سه بعدی دارند؛ معمولا در خور تولید انبوه صنعتی بوده و در این حالت، الزامات فنی و اقتصادی را با تلفیق مناسبی از مفاهیم سازه ای، اصول ایمنی، دیدگاه های زیباشناسی و جنبه های اقتصادی فراهم می کنند. در سازه های فضاکار، برعکس سازه های مسطح نظیرخرپای صفحه ای، مجموعه تاشه، بارهای خارجی، نیروهای داخلی و تغییر مکان سازه ای در فضای سه بعدی تعریف می شوند. به عبارت دیگر، در سازه های فضاکار، عملکرد سازه در فضای دو بعدی قابل بیان نیست. رفتار برخی از سازه ها به گونه ای است که اثر یک بعد تحت الشعاع آثار رفتاری در دو بعد دیگر است. این گونه سازه فضاکار را به هیچ روی نمی توان به صورت یک سیتم صفحه ای، تصور، تحلیل و طراحی نمود. با توجه به تعداد بسیار زیاد اعضا در این گونه ها از سازه ها بهینه سازی آنها می تواند منجر به ایجاد سازه های بسیار پربازده تر و مقاوم در برابر بارهای قائم و جانبی گردد از این رو مسائل مربوط بهینه سازی این نوع از سازه ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. سازه های فضاکار شبکه ای از انواع متنوعی نظیر شبکه های تک لایه و چند لایه ، چلیک ها، گنبدها، سازه های هرمی، سازه های تاشو و ... برخوردار می باشند که در این بین گنبدها از حیث ویژگی و رفتارمندی و چه از جنبه فرم شناسی و ویژگیهای زیبا شناسی از جایگاه ویژه ای برخوردارند. آنچه همیشه مورد نظر معماران است، گرایش به خلق شکل های بدیع و دارای انحناء است. اگرچه پیش از ابداع سازه های فضاکار، برای این منظور ار بتن مسلح استفاده می شد، وزن بالا و هزینه زیاد قالب بندی، دستیابی به این هدف را به دشواری ممکن می کرد. امروزه با استفاده از سازه های فضاکار می توان هرسطح و حجم دلخواهی را پوشش داد. به عبارت دیگر، آزادی عمل معماران در خلق هر فرم سازه ای ایجاد شده است. گنبدهای اسکالپ یک نوع خاص از گنبدهای فضاکار می باشند که ایده اصلی شکل آنها از فرم بدن یک حیوان دریایی بنام اسکالپ الهام گرفته شده است. این گنبدها دارای اشکال بسیار بدیعی بوده و از زیبایی چشمگیری برخوردارند. دراین نوع از گنبدها از خاصیت قوس سه بار بهره برداری شده است، بعبارت دیگر دو بار در ساختار کلی گنبد و یک بار هم در ایجاد حالت قوسی برای قاچهای آنها این خاصیت مورد استفاده قرار گرفته است. گنبدهای اسکالپ از خصوصیات هندسی متنوعی برخوردارند و علیرغم ساخت نمونه های متعدد از این نوع گنبد درسراسر جهان کار تحقیقاتی چندانی بر روی جنبه های مختلف رفتاری آنها صورت نگرفته است. دراین رساله به بررسی ویژگی های هندسی گنبدهای اسکالپ و اثر هریک از این ویژگیها در رفتار گنبدهای مزبور و نیز بهینه سازی آنها با بهره گیری ازروشهای متاهیورستیک پرداخته شده است. بهره گیری از روشهای متاهیورستیک بدلیل مزایا و توانمندی بالای آنها بعنوان یک رویکرد مناسب در بهینه سازی سازه های فضاکار مطرح می باشد. از سوی دیگر با عنایت به بزرگی ابعاد این نوع از سازه ها، توجه به رفتار غیر خطی آنها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. جنبه های رفتار غیر خطی هندسی و غیر خطی مصالح تأثیر بسزایی درکارآمدی بهینه سازی این نوع از سازه ها برجای می گذارد که در این رساله بهینه سازی گنبدها و اسکالپ با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی هندسه و مصالح و با بهره گیری از روشهای متاهیورستیک مورد نظر می باشد. 1-2- کلیات بهینه?سازی یک تعریف کلی از فرآیند بهینه?سازی عبارت است از دستیابی به بهترین نتیجه در شرایط داده شده. مسائل بهینه سازی با روشهای متفاوتی مورد ارزیابی قرار می گیرند. این روشها شامل شیوه های تحلیلی نظیر حساب تغییرات، حساب دیفرانسیل، روش مضارب لاگرانژ ]1[ و شیوه?های عددی مانند برنامه ریزی خطی ، روشهای جستجوی مستقیم ، روشهای مبتنی بر گرادیان ، روشهای تابع جریمه ، روشهای همزاد و روشهای معیار بهینگی ]1 ،2،3[می?باشند. هر یک از شیوه های تحلیلی و عددی ذکر شده محدودیتهای خاص خود را دارند. برای مثال اگرچه از شیوه های تحلیلی، پاسخهای دقیقی می?توان به دست آورد ولی فقط در مسایل ساده ای که مقید نیستند و یا قیدهای مساوی دارند قابل استفاده هستند. بیشتر این روشها با رسیدن به بهینه محلی متوقف می?شوند و قادر به یافتن بهینه کلی نمی?باشند. از طرف دیگر، شیوه?های عددی را می?توان در گستره وسیعی از مسائل به کار برد. در همه این روشها از یک جواب بهینه اولیه شروع کرده و با روشهای تکراری، جواب نهایی را جستجو می کنیم. بجز حالتی که فضای طراحی محدب است، هیچ تضمینی برای رسیدن روشهای بهینه?سازی عددی به پاسخ بهینه وجود ندارد. یکی دیگر از اشکالات روشهای بهینه سازی عددی این است که تابع هدف و محدودیتها باید دقیقاً بر حسب متغیرهای طراحی تعیین شوند. در سازه های واقعی، گاهی تعیین دقیق تابع هدف و محدودیتها بر طبق رابطه مشخصی بر حسب متغیرهای طراحی غیر ممکن است. در اینگونه موارد معمولاً روشهای تقریبی را به کار می بندیم که از بسط دنباله تیلور استفاده می?کنند و بوسیله آن می توان یک فرمول?بندی مشخصی برای مساله بدست آورد. مشکل دیگری که در مورد روشهای بهینه سازی عددی مطرح می?شود این است که بسیاری از چنین الگوریتمهایی فقط برای متغیرهای پیوسته کاربرد دارند. متغیرهای گسسته به صورت پیوسته در نظر گرفته می شوند و فقط پس از بدست آوردن پاسخ بهینه، چنین متغیرهایی به نزدیکترین مقادیر گسسته تبدیل می شوند. چنین تقریبی بدین دلیل بکاربرده شده است که در این روشها، بهینه سازی مسایل با متغیرهای پیوسته معمولاً آسانتر از متغیرهای گسسته است. در اکثر مسائل مطرح در حوزه مهندسی معمولاً با یک تابع هدف مواجه هستیم که با بهینه شدن مقدار آن، عملکرد کلی سیستم مورد مطالعه، بهینه خواهد شد. هدف اساسی در مهندسی عمران ایجاد طرحی است که در برابر نیازهای مورد نظر و شرایط موجود، بیشترین کارآیی را داشته باشد. در بهینه سازی سازه ها این عمل، معادل با تعیین گروهی از متغیرهای طراحی است که بر حسب بارهای اعمال شده، قیدها و پارامترهای از پیش تعیین شده، موجب کمینه شدن تابع هدف می گردند. 1-3- روشهای بهینه سازی در حالت کلی مسائل بهینه سازی سازه ها را می توان بر حسب متغیرهای طراحی و کمیت های کنترل کننده رفتار سازه, به صورت مسائل ریاضی مورد بررسی قرار داد. روشهای بررسی و حل چنین مسائلی بطور کلی به دو گروه تقسیم می شوند. گروه اول, شامل روشهای مبتنی بر گرادیان است که مشتقات تابع هدف و محدودیت ها را به همراه مقادیرشان برای یافتن طرح بهینه بکار می گیرند. در برخی مسائل بهینه سازی در مهندسی عمران، می توان از روشهای مبتنی بر گرادیان سود برد ولی در تعدادی از مسائل یا نمی توان از این روشها استفاده کرد و یا بکارگیری آنها به سادگی امکان پذیر نخواهد بود. به طور مثال وقتی که فضای جستجوی مساله گسسته است و یا با وجود پیوستگی این فضا بهینه های محلی مانع رسیدن روشهای گرادیانی به بهینه کلی می شوند, نمی توان از روشهای گرادیانی استفاده نمود. در این موارد از روشهای جستجوی مستقیم که در گروه دوم روشهای ریاضی قرار دارند، استفاده می شود. روشهای گروه دوم بر پایه گرادیان نبوده و تنها به ارزیابی مقادیر تابع هدف و محدودیتها برای انجام جستجو های بعدی نیاز دارند. از آنجایی که روشهای گروه اول, اطلاعات بیشتری از تحلیل سازه را در یک نقطه بکار می گیرند، می توان انتظار داشت که از کارآیی بیشتری نسبت به روشهای گروه دوم برخوردار و به تعداد کمتری از تحلیل های پیاپی سازه نیازمند باشند. ماهیت خطی و یا غیرخطی مسائل بهینه ساری روشهای ریاضی را به دو گروه دیگر تقسیم می کند. در روشهای خطی، تابع هدف و محدودیت ها به صورت توابعی خطی از متغیرهای طراحی در نظر گرفته می شوند. اگرچه به ظاهر تنها گروه کوچکی از مسائل بهینه سازی را می توان در قالب روشهای خطی مورد ارزیابی قرار داد، ولی به دلیل آنکه روشهای خطی ابزار قدرتمندی در برخی از روشهای حل مسائل غیر خطی مانند مسیرهای قابل قبول و برنامه ریزی خطی پیاپی می باشند، در عمل روش مزبور در سطح گسترده ای از مسائل طراحی بهینه سازه ها کاربرد دارد. گروه عمده ای از مسائل طراحی بهینه سازه ها به دلیل وابستگی غیرخطی میان رفتار سازه و متغیرهای طراحی در چهارچوب مسائل غیرخطی قرار می گیرند. با توجه به ماهیت غیرخطی این مسائل واضح است که حل آنها با دشواریهایی همراه خواهد بود بطوریکه رسیدن به یک پاسخ بهینه کلی با چنین روشهایی با تردید همراه بوده و فرآیند بهینه سازی در بسیاری از موارد به پاسخ بهینه محلی همگرا می شود. از دیدگاه دیگر می توان این روشها را در دو گروه روشهای قطعی (غیر تصادفی) و تصادفی جای داد. منظور از روشهای تصادفی، روشهایی هستند که از نمونه برداری تصادفی فضای جستجو یا مدل های تصادفی تابع هدف استفاده می کنند که در سالهای اخیر توجه بسیاری را به خود جلب نموده اند و این به دلیل ارائه روش های موثری در حل مسائل بهینه سازی مشکل و امکان دست یابی به نقطه بهینه کلی می باشد. از طرف دیگر، بیشتر روشهای قطعی دارای این اشکال اساسی هستند که به محض رسیدن به اولین نقطه بهینه محلی متوقف شده و توانایی خروج از این نقطه و حرکت به سوی نقطه بهینه کلی را از دست می دهند. بنابراین مدتهاست که مطالعاتی بر روی الگوریتم هایی که بتوانند از نقطه بهینه موضعی بگریزند، آغاز شده و تا کنون روش های متفاوتی ارائه و مورد بررسی قرار گرفته است. در این میان الگوریتم های تصادفی به دلیل عملکرد ساده تر و در نتیجه، راحتی اجرا به کمک رایانه مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. با توجه به مطالب فوق، در فرآیند جستجوی نقاط بهینه دو مورد را باید به طور همزمان مدنظر قرار داد. نخست اینکه بهینه کلی می تواند در هر جای فضای جستجو قرار بگیرد و دوم اینکه بر اساس استراتژی محلی، احتمال یافتن نقطه ای جدید که مقدار تابع هدف را بهبود بخشد، نزدیک نقطه ای با مقدار تابع هدف بهتر، بیشتر از نقطه ای با مقدار تابع هدف بدتر است. بنابر آنچه بیان شد، یک روش بهینه سازی موثر باید دو هدف را پیگیری کند. با در نظر گرفتن استراتژی کلی، توزیع نقاط انتخابی باید یکنواخت باشد و برای برآوردن استراتژی دوم، توزیع نقاط باید در پیرامون بهترین نقاط فعلی متمرکز گردد. به همین دلیل بیشتر روشهای بهینه سازی از دو استراتژی جستجوی کلی و محلی استفاده می کنند. 1-4- بهینه سازی و تقریب?سازی مبتنی بر محاسبات نرم در سالهای اخیر روشهای محاسبات نرم در حوزه?های مختلف مهندسی و علوم جهت حل مسایل پیچیده و حجیم به لحاظ محاسباتی مورد استفاده قرار گرفته?اند. چند مورد از زمینه?های محاسبات نرم عبارتند از: شبکه?های عصبی ، الگوریتمهای وراثتی ، سیستمهای فازی ، هوش پرندگان ، الگوریتمهای تکاملی و غیره. بسیاری از سیستم های زنده و غیر زنده طبیعی، نسبت به سیستم های ساخت دست بشر از لحاظ کارآیی برتری کاملی دارند. ترکیبی از خود تعمیری، راهنمای خود بودن و تولید مثل، قوانینی در سیستم های زیستی و طبیعی می باشند که به سختی می توان حتی بعضی از آنها را در سیستم های ساخت دست بشر یافت. همین امر محققین را بر آن داشته که سیستم های طبیعی و هوش حاکم بر رفتار آنها را بعنوان الگوی طراحی سیستم های مهندسی مورد توجه قرار دهند. چنین تلاشهایی به ایجاد مجموعه روشهای بهینه سازی برگرفته از طبیعت یا مبتنی بر هوش مصنوعی منجر شده است که به دو زیر مجموعه اصلی تقسیم می شوند: روشهای مبتنی بر طبیعت جاندار و روشهای برگرفته از طبیعت بی جان. اکثر روشهای مبتنی بر طبیعت جاندار از فرآیند تکاملی جانداران در طبیعت ایده می گیرند. در این فرآیند، ویژگی های جانداران بهبود می یابد تا بهتر بتوانند با محیط سازگار شوند و در رقابت با سایر جانداران برای دست یابی به منابع محدود طبیعی پیروز گردند. دو گروه عمده این زیر مجموعه، الگوریتمهای وراثتی و تکاملی می باشند ]4[. در الگوریتمهای تکاملی ابتدا جمعیتی از نقاط بطور تصادفی از میان جوابها انتخاب و سپس مقدار تابع هدف به ازای تک تک نقاط جمعیت محاسبه می شود. در مرحله تولید جمعیت نقاط جدید، با کمک جمعیت موجود و استفاده از تابع توزیع احتمال مشخص و یا هر عملگر تصادفی دیگر، جمعیت نقاط دیگری تولید و مقدار تابع هدف به ازإ هریک از نقاط جمعیت بوجود آمده، محاسبه می شود. در اینجا جمعیت جدید با جمعیت مولد سنجیده شده و بر اساس این سنجش، جمعیت نقاط جدید برای مرحله بعد انتخاب می شوند. در میان الگوریتم های تکاملی، الگوریتم های جامعه پرندگان ]5[ یکی از قدرتمندترین روش های جستجوی تصادفی می باشد. در این الگوریتم‏، با تنظیم مسیر حرکت پرندگان در فضای جستجو بر پایه اطلاعات مربوط به بهترین موقعیت قبلی هر پرنده و همسایگان آن، عمل جستجو انجام می?شود. الگوریتم جامعه پرندگان دارای سرعت همگرایی بالا و عملگرهای کمتری نسبت به الگوریتم تکاملی پیشین می باشد. روشهای برگرفته از طبیعت بی جان در فرآیندهای فیزیکی موجود در طبیعت ریشه دارند. شناخته شده ترین روش این زیرمجموعه، شبیه سازی باز پخت فلزات است. روشهای بهینه سازی مبتنی بر محاسبات نرم، وابسته به گروه روشهای مستقیم بوده و شباهت زیادی به روشهای جستجوی تصادفی دارند. روشهای جستجوی تصادفی تنها از استراتژی جستجوی کلی برخوردارند در حالیکه روشهای مبتنی بر هوش مصنوعی بطور همزمان هر دو استراتژی جستجوی کلی و محلی را اجرا می کنند. در رساله حاضر از روشهای بهینه?سازی بر گرفته از طبیعت جاندار استفاده شده است. بطور مشخص در این رساله از الگوریتم جامعه پرندگان (pso) و نسخه اصلاح شده آن در بهینه?سازی استفاده شده است. همچنین در این رساله جهت پیشبینی پاسخهای سازه در مقابل بار زلزله مستلزم از شبکه های عصبی مصنوعی برای کاهش حجم محاسبات استفاده شده است. در حقیقت شبکه های عصبی مصنوعی سیستمهای دینامیکی هوشمند مبتنی بر داده های تجربی هستند که با پردازش روی داده های تجربی، دانش یا قانون نهفته در ورای داده ها را به ساختار شبکه منتقل می کنند. به همین خاطر به این سیستمها هوشمند گویند، چرا که بر اساس محاسبات روی داده های عددی، قوانین کلی را فرا می گیرند. به عنوان یک نگاه اجمالی به تاریخچه شبکه های عصبی مصنوعی و روند توسعه آنها میتوان اظهار داشت که شبکه های عصبی مصنوعی در سال 1943 میلادی توسط مک کلاچ و پیتز]6[ با ساختن یک شبکه ساده متشکل از چند نرون ساده مصنوعی، به دنیای علم معرفی شد. در سال 1949 هب] 7[ اولین قانون آموزش برای شبکه های عصبی مصنوعی را مطرح کرد. در محدوده سالهای 1958 تا 1962 روزن بلات ]8[ گروه بزرگی از شبکه های عصبی به نام پرسپترون را معرفی نمود. در سال 1960 شبکه آدالاین توسط ویدرو] 9[ جهت تشخیص متن ارائه گردید. در سال 1970 میلادی کوهونن ]10[ تحقیقاتی را در مورد شبکه های با حافظه مشارکتی انجام داد. گراسبرگ ]11[ نیز تحقیقاتی ارائه کرد که بیشتر روابط ریاضی حاکم بر شبکه های عصبی مصنوعی را مطرح می کند. شبکه های موسوم به آرت که قادر به مرتب کردن و طبقه بندی اطلاعات ورودی هستند، در نتیجه مطالعات گراسبرگ به وجود آمدند. اصولاً شبکه های تک لایه کارآیی چندانی در حل مسائلی که نگاشت فضای ورودی به خروجی آنها توابع غیر خطی طلب می کرد، نداشتند. هاپفیلد ]12[، یکی از برندگان جایزه نوبل فیزیک، گروهی از شبکه های عصبی مصنوعی را که بر اساس وزن ثابت و به صورت حافظه مشارکتی عمل نموده و امکان حل مسائلی با قیدهای اولیه را فراهم می کنند، معرفی نمود. فوکوشیما ]13[ مجموعه ای از شبکه های عصبی مصنوعی بنام نئو کگنیترون را در جهت شناسایی حروف، طراحی نمود. شبکه های عصبی تابع بنیادی شعاعی یا rbf که دارای قابلیت های فراوانی هستند در دهه 90 میلادی توسط محققینی از جمله مودی، دارکن، ژیروسی، پوگی، لی و ره ]14[ معرفی شدند. 1-5- سابقه تحقیق هرچند در خصوص بهینه سازی انواع سازه های فضاکار کارهای فراوانی انجام شده است ]27-15[ اما در زمینه طرح بهینه گنبدهای اسکالپ هیچ کار مشابهی صورت نگرفته است و این زمینه تحقیقاتی کاملا بکر می باشد. 1-6- محتوای تحقیق هدف اصلی در این رساله بهینه سازی گنبدهای اسکالپ می باشد بدین منظور در ابتدا به بررسی هایی از تأثیر ویژگیهای اصلی هندسی این نوع از گنبدها بر روی رفتار آنها پرداخته شده است. برای این منظور با ثابت در نظر گرفتن سایر متغیرها به بررسی اثرات هر یک از متغیرهای هندسی این نوع از گنبدها پرداخته شده است و برای نیل به این هدف تعداد بسیار زیادی گنبد اسکالپ تاشه پردازی آنالیز و طراحی گردیده است و نتایج حاصله بصورت نمودارهایی ارائه گردیده اند. سپس بهینه سازی گنبدهای اسکالپ در برابر بارهای استاتیکی و با در نظر گرفتن رفتار غیر خطی هندسه و مصالح انجام رسیده و نتایج با طرح های بهینه که صرفاًبا در نظر گرفتن رفتار خطی بدست آمده اند مقایسه گردیده است. دراین بخش یک الگوریتم بهینه سازی جدید با عملکرد محاسباتی بهبود یافته ارائه شده است که در آن از الگوریتم اصلاح شده جامعه پرندگان بر مبنای نظریه ماشینهای یاخته ای استفاده شده است. سپس بمنظور ورود به بحث بارهای دینامیکی ، پاسخهای دینامیکی گنبدهای اسکالپ در برابر زلزله با بهره گیری شبکه های عصبی تقریب سازی گردیده است، موارد یاد شده درقالب های فصل در این رساله ارائه گردیده است. در فصل اول به مورد اصول کلی بهینه سازی، روشهای اولیه بهینه سازی و کارایی هر یک از آنها و کلیات بحث شبکه های عصبی پرداخته شده و هدف اصلی رساله عنوان گردیده ومختصری از محتوای هر فصل بیان شده است. در فصل دوم تحت عنوان سازه های فضاکار و معرفی گنبدهای اسکالپ به معرفی انواع سازه های فضاکار شبکه ای پرداخته شده و به معرفی گنبدهای اسکالپ و بیان ویژگیهای هندسی آنها وکاربردهای این نوع از گنبد و نحوه تاشه پردازی آنها پرداخته شده است. در فصل سوم تحت عنوان بهینه سازی به مبنای تئوریک استفاده شده در بهینه سازی گنبدهای اسکالپ در این رساله و تشریح مفصل تر الگوریتم جامعه پرندگان و الگوریتم بهبود یافته جامعه پرندگان و بیان مفاهیم نظریه ماشینهای یاخته ای پرداخته شده است. در فصل چهارم تحت عنوان رفتار غیر خطی مفاهیم و روشهای محاسباتی مربوط به رفتار غیر خطی هندسه و مصالح بیان گردیده است. درفصل پنجم تحت عنوان شبکه های عصبی به مفاهیم بنیادی شبکه های عصبی اشاره گردیده و شبکه عصبی تابع بنیادی شعاعی بصورت مفصل تری مورد بحث قرار گرفته و سپس به بیان مفاهیم و ویژگی های سیستمهای استنتاج فازی و درنهایت سیستم استنتاج عصبی- فازی تطیبقی پرداخته شده است. در فصل ششم رساله تحت عنوان رفتار شناسی گنبدهای اسکالپ روش کار برای دستیابی به شناخت هندسی از رفتار گنبدهای اسکالپ و تأثیر پارامترهای اصلی هندسی این گنبدها در رفتار آنها و نحوه بهینه نمودارهای ارائه شده در فصل نتایج عددی تشریح شده است. درفصل هفتم تحت عنوان نتایج عددی و جمع بندی نمودارهای مربوط به بخش رفتار شناسی و توصیف و تشریح ویژگیهای نمودارهای مزبور و نتایج عددی مربوط به بهینه سازی غیر خطی با الگوریتم جامعه پرندگان و الگوریتم اصلاح شده و مقایسه نتایج و همچنین نتایج مربوط به مثال عددی برای پیش بینی رفتار دینامیکی گنبدهای اسکالپ ارائه گردیده است. در قسمت پایانی این فصل نیز نتیجه گیری و پیشنهاداتی برای تحقیقات بعدی بیان شده است.

سازه هایی که بر روی خاک نرم ایجاد می شوند در هنگام وقوع زلزله ممکن است پاسخ های لرزه ای آنها افزایش یا کاهش یابد، لذا باید اثرات اندرکنش خاک و سازه در تحلیل و بررسی عملکرد لرزه ای سازه‏ها درنظرگرفته شود. در میان سیستم های سازه‏ای، قاب خمشی فولادی یک سیستم با شکل پذیری زیاد به شمار آمده و چشمه اتصال تاثیر مستقیمی بر رفتار قاب خمشی شکل پذیر دارد. در این مطالعه عملکرد لرزه ای سازه های قاب خمشی ویژه با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه با استفاده از تحلیل دینامیکی غیرخطی فزاینده بررسی شده است. در روش تحلیل دینامیکی فزاینده، سازه تحت یک مجموعه مشخص زلزله های انتخابی در سطوح مختلف شدت لرزه ای مورد تحلیل قرار می گیرد. برای این منظور ابتدا سازه قاب خمشی فولادی ویژه مورد مطالعه بر اساس استانداردهای مربوطه طراحی گردیده و در مرحله بعد آنالیز دینامیکی افزایشی جهت بدست آوردن ظرفیت سازه ارائه شده است. برای تاثیر اندرکنش خاک و سازه، عملکرد لرزه ای و آسیب پذیری سازه ها در دو حالت با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش و بدون اندرکنش مورد بررسی قرار گرفته است.

رفتار سازه ای پوسته ها در مقایسه با انواع دیگر سازه ها، از لحاظ کارایی مکانیکی(چگونگی توزیع تنش در ضخامت) در سطح بالاتری قرار دارد. این سازه ها در صورت طراحی مناسب، توانایی تحمل بارهای فراوان و همچنین پوشش سطوح وسیع را با استفاده از مصالح اندک دارند. شکل هندسی پوسته ها در رفتار سازه ای آنها تأثیر بسزایی دارد. تکنیک های بهینه سازی در پیداکردن شکل هندسی سازه های پوسته ای در جهت بهبود رفتار مکانیکی و بخصوص برای جلوگیری و یا کاهش لنگرهای خمشی مفید می باشند. در این تحقیق بهینه سازی شکل و ابعاد پوسته های بتنی با در نظر گرفتن قیود تنش و جابجایی انجام پذیرفته است. بهینه سازی تحت شرایط بارگذاری استاتیکی معادل و با در نظر گرفتن ترکیبات مختلف بارگذاری صورت پذیرفته است. برای بهینه سازی از الگوریتم اجتماع ذرات اصلاح شده استفاده نموده ایم. در این تحقیق وزن سازه به عنوان تابع هدف بهینه سازی در نظر گرفته شده است. شکل منحنی پایه تشکیل دهنده پوسته و ضخامت آن به عنوان متغیرهای بهینه سازی منظور شده اند. از منحنی های بی اسپلاین برای تولید منحنی پایه پوسته و از معادلات مرتبه دوم برای تعیین ضخامت سازه در طول منحنی پایه استفاده شده است. نتایج نشان دهنده کارآمدی این روش برای بهینه نمودن سازه های پوسته ای بتنی می باشد، به نحوی که علاوه بر کاهش مصرف مصالح، سبب بهبود رفتار مکانیکی سازه نیز می گردد.

اعمال نیروی زلزله، بارگذاری بیش از ظرفیت سازه، ترک خوردگی، فرسودگی مصالح و سایر رخدادهای غیر قابل پیش بینی در طول عمر یک سازه از جمله مواردغیرقابل اجتنابی است که باعث تغییر شرایط محیطی در یک سازه می گردند و سلامت آن را مورد تهدیدقرار می دهند.وقوع ترک در سازه منشاءگسیختگی وخرابی کلی در سازه می باشد. از این رو شناسایی آسیب قبل از وقوع خرابی مهم میباشد. در این تحقیق با استفاده از روش تبدیل موجک و روش تبدیل پیچک به عیب یابی در صفحات خمشی پرداخته ایم. بدین منظور سازه مورد نظر را در نرم افزار ansys14 مدل شده است. ناحیه آسیب دیده بصورت المانهایی با سختی کاهش یافته مدل شده است پس از آن مدشکل های سازه سالم و آسیب دیده استخراج گردیده است. سپس با استفاده از نرم افزارmatlab و اعمال تبدیل موجک و پیچک بر روی مدشکلها،موقعیت خرابی مشخص میشود.با توجه به نمایش انواع ترک های نقطه ای، خطی و چند وجهی با آسیب های متفاوت به مزایا و معایب این دو روش و مقایسه آنها با یکدیگر می پردازیم . .

در این تحقیق طرح بهینه شبکه های دولایه فضاکار با در نظر گرفتن همزمان قیود تنش، تغییر مکان و قیود قابلیت اعتماد، انجام گردید و نتایج طرح بهینه در دو حالت با و بدون قیود قابلیت اعتماد با یکدیگر مقایسه می شوند. در این راستا از الگوریتم اجتماع ذرات بعنوان الگوریتم بهینه ساز استفاده شده که با الگوبرداری از رفتار موجودات زنده به جستجوی نقطه بهینه می پردازد. در این تحقیق وزن سازه بعنوان تابع هدف بهینه سازی در نظر گرفته شده است. احتمال نقص در ساخت اعضا می تواند منجر به تغییر احتمالی در ارتفاع بین لایه های تحتانی و فوقانی شبکه های دولایه شده که بعنوان قیود احتمالی قابلیت اعتماد در طرح بهینه اعمال گردیده اند. همچنین برای ایجاد تعداد سازه های کافی جهت استخراج نتایج مورد نیاز برای مدل سازی قابلیت اعتماد از تقریب سازی استفاده شده است. در این تحقیق از تقریب سازی دو نقطه ای درجه دوم استفاده شده است. جهت بررسی قیود قابلیت اعتماد، برای هر کدام از سازه ها میزان جریمه ناشی از اعمال این قیود بدست آمده و در تابع هدف اعمال می شود. با بررسی نتایج حاصل از بهینه سازی با در نظر گرفتن این قیود، مشخص می شود که اعمال قیود قابلیت اعتماد باعث افزایش وزن و تغییر سطح مقطع اعضای سازه می گردد.

در این تحقیق، یک تعبیر هندسی جدید برای بهینه سازی موقعیت سنسورها جهت تشخیص خرابی در سازه ها ارائه می شود. نگاه این تعبیر هندسی به بهینه سازی موقعیت سنسورها به صورت تصویر بیضیگون نویز بر وجه های فضای تغییرات پاسخ است که هدف از آن، حداقل کردن تاثیر داده های نویزی بر روند تشخیص خرابی می باشد. به دلیل وجود نویز در داده های ثبت شده توسط سنسورها، بعضی از قطرهای بیضیگون نویز در فضای خرابی بسیار بزرگ هستند که موجب خطا در فرآیند تشخیص خرابی می شوند. بنابراین با استفاده از یک ضریب پایدارسازی پیشنهادی بیضیگون نویز در فضای خرابی پایدار شده و بیضیگون نویز معادل نامیده می شود. بر اساس تعبیر هندسی ارائه شده، شش الگوریتم جهت پیدا کردن موقعیت بهینه سنسورها پیشنهاد می شود. برای ارزیابی دقت این روش و تعیین بهترین الگوریتم برای پیدا کردن موقعیت بهینه سنسورها، چندین سازه تحت دو نوع بارگذاری استاتیکی و دینامیکی بررسی گردیده و نتایج آنها با هم مقایسه می شود. پس از آن، تعبیر هندسی معرفی شده به عنوان تابع هدف برای حل مسئله بهینه سازی موقعیت سنسورها با الگوریتم وراثتی استفاده می گردد. در ادامه این تحقیق، موقعیت های سنسورگذاری بدست آمده با بهترین الگوریتم بهینه سازی موقعیت سنسورها از بین الگوریتم های معرفی شده، به عنوان فضای جستجو به عملگر جهش الگوریتم وراثتی اضافه شده و الگوریتم وراثتی بهبود یافته تحت عنوان الگوریتم gv-osp-ga معرفی می شود که دقت آن بیشتر و همگرایی این الگوریتم بسیار سریعتر از الگوریتم وراثتی معمولی است. در نهایت نتایج نشان می دهند که تعبیر هندسی ارائه شده برای تعیین موقعیت بهینه سنسورها مناسب بوده و استفاده از ضریب فیلتر پیشنهادی برای پایدارسازی بیضیگون نویز موثر است. همچنین موقعیت های بهینه سنسورها به درستی تعیین شده و در نتیجه دقت تشخیص خرابی افزایش می یابد و استفاده از الگوریتم وراثتی بهبود یافته در پیدا کردن موقعیت بهینه سنسورها بسیار مناسب است.

عیب یابی یکی از شاخه های کنترل سلامت سازه ها می باشد که در دو دهه اخیر توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. در اثر خرابی یک سازه، ویژگی های استاتیکی و دینامیکی سازه تغییر کرده، که با در نظر گرفتن نحوی این تغییرات می توان مکان و شدت خرابی را در سازه شناسایی کرد. در این پایان نامه هدف تعیین محل بهینه بارگذاری استاتیکی در عیب یابی سازه ها می باشد. برای این منظور از دو تابع هدف متفاوت استفاده می شود و در نهایت از لحاظ کارایی با هم مقایسه می گردد. روش پیشنهادی دارای دو مرحله می باشد. در مرحله اول محل بهینه بارهای استاتیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک گسسته تعیین می گردد. و در مرحله دوم عیب یابی، محل دقیق و شدت خرابی اعضای سازه، طی فرآیند نیوتن رافسون با بروزرسانی ماتریس حساسیت و تشکیل دستگاه معادلات خطی به طور متوالی بدست می آید. با وجود اینکه روش های جدید زیادی اخیرا پیشنهاد شده است روش های مبتنی بر تحلیل حساسیت هنوز هم بطور گسترده ای برای بروزرسانی و شناسایی خرابی مورد استفاده قرار می گیرند. برای بررسی عملکرد روش های ارائه شده، دو سازه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده گویای عملکرد قوی هر دو روش می باشد.

امروزه استفاده از ساختمانهای نامنظم بدلیل دارا بودن شکل خاص و ظاهر زیبا رو به افزایش است. وجود نامنظمی در سازه ها به خصوص در هنگام وقوع زلزله، باعث ایجاد پیچش در سازه می شود. برای بررسی تاثیرات آن نیاز به مدل سازی سازه بصورت 3 بعدی است. از طرفی با توجه به پیشرفت های صورت گرفته در زمینه تحلیل، طراحی و اجرای ساختمان ها نیاز است، گرایش جامعه مهندسین به روش های جدید بیشتر شود. تحلیل ida(تحلیل دینامیکی فزاینده) روش جدیدی برای تحلیل انواع سازه ها می باشد که با توجه به رونق روشهای جدید طراحی، علی الخصوص طراحی بر اساس عملکرد سازه ها، مورد توجه قرار گرفته است. در این گونه طراحی ها ظرفیت و تقاضای تغییر مکان ها و نیروهای محلی در سازه، شامل تغییر پذیری ها و عدم قطعیت ها می باشند. دستورالعمل fema-350 راهنمایی هایی را برای طراحی ساختمان های فولادی بر اساس عملکرد ارائه می دهد. به فرض مثال در این دستورالعمل، عدم قطعیت ها در نتیجه متغیر بودن نتایج حاصل از تجربیات تکراری و یا حاصل از کمبود دانش طراحی همچون تاثیر اجزای غیر سازه ای یا رفتار واقعی هیستر تیک و ... می باشد، که در هر دو صورت عدم قطعیت ها وابسته به مدل سازه ای می باشد. به همین دلیل در این گونه طراحی ها مدل سازی صحیح و نزدیک به واقعیت، بسیار مهم و حیاتی می باشد. در این تحقیق، دو سازه 6 طبقه فولادی با سیستم مقاوم قاب خمشی با منظمی و نامنظمی در پلان که با در نظر گرفتن ضوابط لرزه ای آیین نامه2800 ایران طراحی و عملکرد دو سازه پس از مدلسازی در نرم افزار opensees با استفاده از تحلیل ida بررسی و مقایسه شده است. نتایج حاکی از این است که هندسه پلان در عملکرد سازه نقش مهمی ایفا می کند. همچنین نتایج حاصل از ارزیابی قابلیت اعتماد نشان می دهند که سطح اعتماد سازه نامنظم کمتر از سازه منظم می باشد.

حفظ ایمنی سازه ها از ابتدای ساخت تا پایان بهره برداری از اهمیت بسزایی برخوردار بوده، بنابراین تشخیص عیب های موضعی سازه ها در طی عمر مفید آن ها مهم می باشد. با توجه به محدودیت روش های قدیمی، امروزه روش های عیب یابی سازه ها، مبتنی بر پاسخ آنها می باشد. وقوع آسیب در سازه ها باعث تغییر جرم، سختی و خواص میرایی سازه گردیده و در پی آن، پاسخ های استاتیکی و دینامیکی سیستم نیز تغییر می کنند. بنابراین با آگاهی از پاسخ های سازه می توان به وجود عیب، محل و شدت آسیب ها پی برد. با توجه به اینکه خرابی یک پدیده غیر خطی می باشد و حل دستگاه معادلات آن به طور مستقیم محدود و گاهی غیر ممکن است. امروزه بیشتر تحقیقات بر اساس حداقل سازی اختلاف پاسخ سازه خراب واقعی و خراب فرضی که از به روزرسانی پارامترهای فیزیکی مدل در هر مرحله از تکرار به دست می آیند، انجام می گیرند. در این تحقیق با استفاده از دو روش، مدل سازه جهت عیب یابی به روزرسانی شده است. در روش اول، با استفاده از دو الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات و رقابت استعماری طی یک فرایند دو مرحله ای با بهره گیری از پاسخ های مودال، مدل سازه به روز شده است. در روش دوم با بهره گیری از الگوریتم لونبرگ – مارکوارت با استفاده از پاسخ شتاب، مسئله غیر خطی خرابی حل شده است. روش موثر پیشنهادی مبتنی بر آنالیز حساسیت می باشد که طی فرایندی تکراری تابع هدف ارائه شده را حداقل می کند. جهت نزدیک کردن نتایج تئوری به واقعیت، اثر وجود خطا در پاسخ های دینامیکی بررسی می شود. همچنین فرض شده است که سنسور گذاری در تعداد محدودی از گره ها انجام می گیرد. . جهت بررسی کارایی دو روش پیشنهادی و مقایسه آنها، مثال های عددی ارائه شده و نتایج بیانگر عملکرد مطلوب، جهت شناسایی خرابی در سازه ها می باشند.

چکیده: امروزه عیب‎یابی سازه‎ها به منظور جلوگیری از خرابی سازه‎ها یکی از فعال‎ترین زمینه‎های تحقیقاتی است که توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. به طور کلی به مسئله عیب‎یابی می‎توان به صورت حل دستگاه معادلات غیرخطی نگاه کرد. جهت به دستآوردن پارامترهای خرابی، دستگاه معادلات غیرخطی وابسته پس از خطی‎سازی حل می‎شود. پاسخ های شتاب سازه به وسیله شتاب سنج ها ثبت می شوند که برای عیب یابی تحت بار دینامیکی تعبییه می شوند. در این تحقیق به مقایسه سه روش از روش های بروزرسانی که مبتنی بر آنالیز حساسیت می باشند پرداخته می گردد. ایده کلی روش های بروزرسانی بر این اساس استوار است که تغییر در مشخصات فیزیکی سازه موجب تغییر در پاسخ های آنها می گردد. در سال های اخیر بروزرسانی مدل اجزاء محدود بر اساس حساسیت جهت تشخیص خرابی به طور موفقیت آمیزی عمل کرده است. با استفاده از این روش خصوصیات فیزیکی مدل بروز می شوند. در واقع طی فرایندی معکوس می توان با استفاده از پاسخ ها به جزئیات تغییرات فیزیکی مدل که به عنوان خرابی شناخته می شود پی برد. با توجه به غیر خطی بودن خرابی حل دستگاه معادلات به طور مستقیم محدود و گاهی غیر ممکن است. امروزه بیشتر تحقیقات بر اساس مینیمم سازی اختلاف پاسخ سازه خراب واقعی و خراب فرضی که از بروزرسانی پارامتر های فیزیکی مدل در هر مرحله از تکرار به دست می آید، می باشند. در روش های مبتنی بر آنالیز حساسیت با به کار گیری الگوریتم های مختلف طی فرایندی تکراری تابع هدف ارائه شده که بر اساس اختلاف پاسخ یا پاسخ های مورد نظر سازه خراب واقعی و خراب فرضی می باشد را کمینه می کند. روش های حل دستگاه به ترتیب تجزیه qr (مبتنی بر الگوریتم گرام اشمیت)، روش انتخاب زیر مجموعه پیشرو و روش دریافت فشرده نام دارند. در تحقیق حاضرکه خرپاهای تا پنجاه وپنج عضو در نظر گرفته شده، سعی بر این است که کدام روش مسائل عیب یابی را به صورت دقیق تر حل می کند. در سازه های کم عضو با تعداد عیوب کم روش تجزیه qr دارای دقت بیشتری در تشخیص محل و مقدار خرابی می باشد ودر عیب های زیادتر روش qr در تشخیص محل عیب بعضی اعضای آسیب دیده بر خلاف روش انتخاب زیر مجموعه پیشرو ضعیفتر عمل کرده هر چند روش انتخاب پیشرو دارای خطاهایی در تشخیص محل عیب می باشد. ضمن این که روش دریافت فشرده در تشخیص محل و مقدار آسیب رضایت بخش نبوده و دارای خطا هی بسیاری می باشد. برای مطالعه موردی سه خرپای بیست وپنج عضوی، سی ویک عضوی و خرپای پنجاه وپنج عضوی در نظر گرفته شده است. ‎ کلمات کلیدی: چکیده: امروزه عیب‎یابی سازه‎ها به منظور جلوگیری از خرابی سازه‎ها یکی از فعال‎ترین زمینه‎های تحقیقاتی است که توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. به طور کلی به مسئله عیب‎یابی می‎توان به صورت حل دستگاه معادلات غیرخطی نگاه کرد. جهت به دستآوردن پارامترهای خرابی، دستگاه معادلات غیرخطی وابسته پس از خطی‎سازی حل می‎شود. پاسخ های شتاب سازه به وسیله شتاب سنج ها ثبت می شوند که برای عیب یابی تحت بار دینامیکی تعبییه می شوند. در این تحقیق به مقایسه سه روش از روش های بروزرسانی که مبتنی بر آنالیز حساسیت می باشند پرداخته می گردد. ایده کلی روش های بروزرسانی بر این اساس استوار است که تغییر در مشخصات فیزیکی سازه موجب تغییر در پاسخ های آنها می گردد. در سال های اخیر بروزرسانی مدل اجزاء محدود بر اساس حساسیت جهت تشخیص خرابی به طور موفقیت آمیزی عمل کرده است. با استفاده از این روش خصوصیات فیزیکی مدل بروز می شوند. در واقع طی فرایندی معکوس می توان با استفاده از پاسخ ها به جزئیات تغییرات فیزیکی مدل که به عنوان خرابی شناخته می شود پی برد. با توجه به غیر خطی بودن خرابی حل دستگاه معادلات به طور مستقیم محدود و گاهی غیر ممکن است. امروزه بیشتر تحقیقات بر اساس مینیمم سازی اختلاف پاسخ سازه خراب واقعی و خراب فرضی که از بروزرسانی پارامتر های فیزیکی مدل در هر مرحله از تکرار به دست می آید، می باشند. در روش های مبتنی بر آنالیز حساسیت با به کار گیری الگوریتم های مختلف طی فرایندی تکراری تابع هدف ارائه شده که بر اساس اختلاف پاسخ یا پاسخ های مورد نظر سازه خراب واقعی و خراب فرضی می باشد را کمینه می کند. روش های حل دستگاه به ترتیب تجزیه qr (مبتنی بر الگوریتم گرام اشمیت)، روش انتخاب زیر مجموعه پیشرو و روش دریافت فشرده نام دارند. در تحقیق حاضرکه خرپاهای تا پنجاه وپنج عضو در نظر گرفته شده، سعی بر این است که کدام روش مسائل عیب یابی را به صورت دقیق تر حل می کند. در سازه های کم عضو با تعداد عیوب کم روش تجزیه qr دارای دقت بیشتری در تشخیص محل و مقدار خرابی می باشد ودر عیب های زیادتر روش qr در تشخیص محل عیب بعضی اعضای آسیب دیده بر خلاف روش انتخاب زیر مجموعه پیشرو ضعیفتر عمل کرده هر چند روش انتخاب پیشرو دارای خطاهایی در تشخیص محل عیب می باشد. ضمن این که روش دریافت فشرده در تشخیص محل و مقدار آسیب رضایت بخش نبوده و دارای خطا هی بسیاری می باشد. برای مطالعه موردی سه خرپای بیست وپنج عضوی، سی ویک عضوی و خرپای پنجاه وپنج عضوی در نظر گرفته شده است. ‎ کلمات کلیدی: عیب‎یابی سازه‎ها، آنالیز حساسیت، بروز رسانی مدل، مسئله کمترین مربعات.

عیب یابی یکی از شاخه های کنترل سلامت سازه ها می باشد. در این پژوهش پاسخ انواع الگوریتم های هوش مصنوعی شامل ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی، منطق فازی و نزدیکترین همسایگی و ترکیب آنها با الگوریتم های بهینه سازی همچون جامعه پرندگان و جستجوی هارمونی در عیب یابی سازه ها مقایسه می گردد. بعلاوه بمنظور بهبود عملکرد محاسباتی الگوریتم جستجوی هارمونی، الگوریتم ترکیبی تکاملی جدیدی با استفاده از ترکیب این الگوریتم با الگوریتم جامعه پرندگان پیشنهاد شده است. نتایج بیانگر دقت بالای ترکیب الگوریتم های هارمونی-پرندگان و ماشین بردار پشتیبان حداقل مربعات در عیب یابی سازه ها می باشد. یکی از معایب استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی در عیب یابی سازه ها دقت پایین آنها در شناسایی خرابی در صورت وجود چندین المان معیوب در سازه می باشد، این مشکل ناشی از افزایش ابعاد ماتریس آموزشی الگوریتم می باشد، برای رفع این مشکل در این پژوهش، ابعاد داده های آموزشی الگوریتم ls-svm با روش های مختلفی شامل خوشه بندی فازی، خوشه بندی k-means، آرایه های متعامد، نمونه گیری lhs ، الگوریتم های بهینه ساز وانرژی کرنشی مودال، کاهش داده شده است. نتایج نشان دهنده آن است که استفاده از روش دو مرحله ای مبتنی بر انرژی کرنشی مودال و ماشین بردار پشتیبان دقت بالاتری در این زمینه دارد. همچنین در این پژوهش، به منظور افزایش دقت ماشین بردار پشتیبان حداقل مربعات در عیب یابی سازه ها، کرنل ترکیبی جدیدی برای این الگوریتم پیشنهاد گردیده است. این کرنل از ترکیب موجک مادر littlewood-paley و تابع بنیادی شعاعی thin plate spline ایجاد شده است. به منظور بهینه سازی پارامترهای کرنل پیشنهادی از الگوریتم ترکیبی تکاملی پیشنهادی، استفاده گردیده است. برای ارزیابی کارایی کرنل جدید، عیب یابی چندین سازه مورد بررسی قرار گرفته و نتایج بیانگر دقت و سرعت بیشتر کرنل جدید نسبت به سایر کرنل های استاندارد و ترکیبی ماشین بردار پشتیبان می باشد. کلمات کلیدی: عیب یابی سازه ها، هوش مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان حداقل مربعات ، کرنل ترکیبی، الگوریتم تکاملی هارمونی-پرندگان

عملکرد ساختمانها در برابر زلزله نشان داده است که سازه های نامتقارن اغلب خسارات زیادتری نسبت به سازه های متقارن داشته اند ، از این رو بایستی عملکرد لرزه ای سازه های نامتقارن را برای زلزله های آینده مورد برسی قرار داد . همچنین برآورد قابلیت اعتماد لرزه ای ،که یکی از اهداف اصلی در مهندسی زلزله بر اساس عملکرد می باشد، که می تواند کیفیت و قابلیت لرزه ای سازه های موجود را برای زلزله های آینده تخمین بزند . در این رساله هدف برسی قابلیت اعتماد لرزه ای ساختمانهای چندین طبقه با دیوار برشی در مقابل تغییرات زاویه زلزله است که برای رسیدن به این هدف از آنالیز دینامیکی افزایشی چند مولفه ای استفاده شده است .آنالیز دینامیکی چند مولفه ای به عنوان روشی مناسب جهت تعیین ظرفیت لرزه ای یک سازه در مقابل جهت وقوع تصادفی زلزله است .در این روش برای پیش بینی قابلیت اعتماد این سازه ها فرکانس متوسط تخطی شده را برای یک سطح عملکردی ، متناسب با نیاز لرزه ای در نظر می گیریم.

تمامی سازه ها در معرض وقوع خرابی قرار دارند. این خرابی ها ممکن است ناشی از بارگذاری عادی، بارهای دینامیکی، پدیده خستگی و یا آسیب های حین ساخت باشند. روش های مختلفی در تشخیص خرابی در سازه ها وجود دارند که یکی از کاراترین و جدیدترین آنها استفاده از x-let ها می باشند که معمولاً پردازش هایی روی داده های ناشی از تحلیل مود شکل انجام می دهند. براین اساس با ایجاد ارتباط بین مود شکل سازه خراب با سازه سالم و تحلیل آن در حوزه یکی از این x-let ها محل های خرابی مشخص می گردد. از جمله مهم ترین x-let ها می توان به wavelet اشاره کرد. با توجه به محدودیت های wavelet جهت تشخیص خرابی سازه ها، از جمله توانایی ناقص در شناسایی ترک هایی با مسیر غیرمستقیم و نزدیک تکیه گاه ها، نیاز به استفاده از تبدیل های جدید دیگر مشهود می باشد. تبدیل curvelet با توجه به ساختار خود می تواند این مشکلات را رفع کند. همچنین با توجه به ماهیت آن، جهت شناسایی خرابی در محیط های دو بعدی همانند صفحات خمشی بسیار مناسب می باشد. این خرابی ها را با تغییر در مدول الاستیسیته ناحیه مورد نظر می توان ایجاد کرد. از طرف دیگر با توجه به عدم دقت مناسب پاسخ های تحلیل مودال جهت تشخیص خرابی های نزدیک تکیه گاه ها، از نتایج تنش فون میسز به عنوان پاسخ های تحلیل استاتیکی جهت تشخیص خرابی در مکان های نزدیک تکیه گاه ها استفاده شده است. همچنین سعی شده است بر خلاف تحقیقات پیشین تمام اشکال ممکن خرابی همانند خرابی به صورت خطوط منحنی شکل، خطوط به صورت مستقیم در زوایای مختلف و خرابی های محدود به صورت نقطه ای در مناطق مختلف صفحه همچون نواحی میانی، لبه ای و گوشه ای با استفاده از چند شاخص خرابی پیشنهادی و چند شاخص خرابی موجود در مراجع مختلف، مورد بررسی قرار گیرند.

روش تنش مجاز (asd) طراحی فولاد به عنوان یک روش سنتی طراحی سازه ها بشمار می رود. روش دیگر، روش ضریب بار و مقاومت (lrfd) است. روش lrfd یک روش منطقی است که با توجه به اهمیت سازه قابلیت اعتماد آن را کاهش یا افزایش می دهد. به منظور مقایسه دو روش، چهار گنبد دو لایه فضاکار به روش asdو lrfdدر نسبت های مختلفی از بار زنده به مرده و بار باد به مرده طراحی، سپس این گنبدها به روش اجتماع ذرات بهینه می شوند. هدف از این مطالعه یافتن نسبتی از بار زنده به مرده است که وزن سازه در هر دو روش asd و lrfd یکسان شود. فرآیند بهینه ‎سازی سازه ‎ها شامل دو بخش عمده محاسباتی می‎باشد: بخش جستجوی فضای طراحی و بخش تحلیل سازه. عمده‎ ترین قسمت بهینه‎ سازی مربوط به بخش تحلیل سازه است .در حوزه جستجو از الگوریتم جامعه پرندگان pso استفاده شده است و جهت تحلیل سازه از نرم افزار تحلیلگر opensees بهره گرفته ایم.

رفتار پی گسترده متکی بر شمع اغلب در خاک های رسی و لایه ای تحت پارامترهای مختلف طراحی در اثر بارگذاری قائم مورد بررسی قرار گرفته است.ولی تاثیر پارامترهای طراحی روی رفتار پی گسترده متکی بر شمع تحت بارگذاری دینامیکی در خاک ماسه ای بررسی نشده است. این پایان نامه سعی دارد تا رفتار پی گسترده متکی بر شمع را در اثر بارگذاری دینامیکی تحت پارامترهای مختلف طراحی مثل ضخامت شالوده گسترده،طول شمع ، قطر شمع در خاک ماسه ای خشک با تراکم متوسط مورد بررسی قرار دهد تا کاستی های تحقیقات گذشته را تکمیل کند و گام موثری در طراحی هر چه دقیق تر فونداسیون برداشته باشد. وقتی فونداسیون تحت بارگذاری دینامیکی قرار میگیرد با افزایش ضخامت،صلبیت رادیه در محل تماس رادیه و شمع افزایش پیدا کرده که منجربه افزایش باربری رادیه و شمع میگردد. با افزایش ضخامت، نشست تفاضلی رادیه بشدت کاهش پیدا می کند ولی نشست کلی تغییر چشمگیری نمیکند چون در ضخامت کم،رادیه رفتار منعطف از خود نشان می دهد و نشست خاک در زیر رادیه غیر یکنواخت می باشد که با افزایش صلبیت رادیه، نشست به صورت یکنواخت تبدیل شده و سرانجام باعث کاهش نشست تفاضلی می گردد..با افزایش ضخامت،بدلیل افزایش صلبیت و فشار زیر رادیه،و بخاطر اینکه نیروی بیشتری به خاک وارد میشود لنگر خمشی در طول رادیه کاهش می یابد.با تغییر طول و قطر شمع تحت بارگذاری دینامیکی، نیروی برشی و لنگر خمشی در طول شمع به صورت موج های سینوسی در طول شمع در حال تغییر می باشند چون در اثر بارگذاری دینامیکی، شمع بدلیل سختی بیشتر نسبت به خاک،دارای جابجایی بیشتری است که باعث ایجاد لنگر خمشی و نیروی برشی در طول شمع میگردد. با افزایش طول و قطر شمع، نیروی محوری شمع ها و تغییر شکل محوری در طول شمع ها بدلیل اینکه زلزله به صورت افقی وارد میشود تغییر چشمگیری ندارند.

در این پژوهش تاریخچه ی زمانی انرژی زمین لرزه و اثرات اندرکنش خاک و پی بر آن مورد بحث قرار می گیرد. بدین منظور تعدادی قاب خمشی فولادی طبق آیین نامه ی طرح ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800) تحلیل استاتیکی معادل شده و طراحی می شود. سپس در دو حالت: 1- بدون در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و پی (پایه صلب) 2- با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش خاک و پی، در نرم افزار perform مدل شده ودر معرض تعدادی شتاب نگاشت قرار می گیرد. سپس نتایج در این دو حالت با هم مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که تاریخچه ی زمانی انرژی هیسترتیک و انرژی میرایی در ثانیه های پایانی تحریک در حضور اندرکنش بزرگتر از حالت پایه ی صلب است و تاثیر اندرکنش بر طیف انرژی الاستیک و جنبشی در طول مدت زمان تحریک نمی تواند پیش بینی شود.

در این پایان نامه، سعی شده است بهینه سازی لرزه ای سازه های سه بعدی بتن آرمه نامنظم در پلان، به کمک الگوریتم های جستجوی تصادفی انجام شود. برای این منظور از الگوریتم جامعه ی پرندگان جهت انجام فرآیند بهینه سازی استفاده شده است. ابتدا به صورت یک فرآیند تصادفی از بانک مقاطع تعدادی مقطع به چند سازه به تعداد پرندگان در نظر گرفته شده بر اساس تیپ بندی اختصاص داده می شود. سپس همه پرندگان که در واقع هر کدام یک سازه با مشخصات مختلف هستند مورد تحلیل قرار می گیرند. پس از انجام تحلیل، قیود بهینه سازی با استفاده از نتایج و پاسخ سازه کنترل می شوند و بهترین سازه (پرنده) به عنوان بهترین طرح در تکرار اول انتخاب می شود. با توجه به فرمول بندی الگوریتم pso، مشخصات سازه ای (مقاطع استفاده شده) سازه های دیگر بر اساس بهترین طرح به طور هوشمند اصلاح می شوند. این فرآیند تا زمان بدست آمدن طرح بهینه ادامه پیدا می کند. تابع هدف در این تحقیق، هزینه ساختمان است. قیود مسأله بهینه سازی، قیود موجود در آیین نامه های طراحی است. آیین نامه های مورد استفاده در این تحقیق شامل آیین نامه ی aci318-08 و آیین نامه ی 2800 ایران می باشد. جهت انجام آنالیز دینامیکی از روش تحلیل استاتیکی معادل و روش دینامیکی طیفی استفاده شده است. جهت مدل سازی و کد نویسی از نرم افزارهای opensees و matlab استفاده شده است.در این پایان نامه، جهت تحلیل اندرکنش نیروی محوری و لنگرهای خمشی دو محوره در ستونهای بتن آرمه سطوح اندرکنش نیروی محوری و لنگر خمشی برای مقطع ستون بتنی و آرماتور طولی تعریف شده تهیه شده و سپس با مقایسه کردن نقطه بار و سطح اندرکنش، مقطع ستون برای بار های وارده ارزیابی می شود.

در مسائل طراحی، در نظر گرفتن چند هدف به صورت هم زمان می تواند تعریف بهتری از عملکرد سازه ارائه کند. از سوی دیگر در بهینه سازی های تک هدفه، گزینه های انتخاب برای طراح محدود است، به همین علت استفاده از بهینه سازی چندهدفه توصیه می شود. چالش اصلی در بهینه سازی چندهدفه ی سازه ها و به طورکلی مسائل مقید، نحوه ی اعمال قیود در الگوریتم است. راهکار متداول برای اعمال قیود در بیشتر الگوریتم های چندهدفه، حذف پاسخ های نقض کننده ی قیود و یا حذف این پاسخ ها در رقابت با پاسخ های ممکن است. این امر می تواند موجب از دست دادن پاسخی از مجموعه ی بهینه ی پارتو شود که در نزدیکی یک پاسخ نقض کننده ی قیود قرار دارد. همچنین به دلیل وجود پاسخ های متنوع در فضای متغیرهای تصمیم مسائل چندهدفه، استفاده ی مستقیم از روش تابع جریمه در الگوریتم های چندهدفه نتایج مطلوبی را در پی ندارد. در این تحقیق برای یک الگوریتم چندهدفه ی تکاملی، از نظریه ی مجموعه فازی جهت تقویت بهینه سازی کمک گرفته شده است. به کارگیری الگوریتم وراثتی با رتبه بندی نامغلوب به همراه راهکار فازی سازی قیود و توابع هدف، موجب حفظ پاسخ های ناممکن با مقادیر پایین تجاوز از قید ها می شود. در نتیجه ی این روند، همگرایی به بهینه ی پارتو افزایش می یابد. هر چند عملکرد اصلی این روش در مسائل مقید است، اما در مسائل نامقید نیز با فازی سازی اهداف و محدود شدن فضای جستجو، پاسخ های نهایی بهبود می یابند. برای نمایش کارایی این روش ، علاوه بر به کار گیری توابع آزمون برای مسائل نامقید، سه مثال سازه ای شامل خرپای 25 عضوی، گنبد خرپایی56 عضوی و خرپای 72 عضوی در دو حالت 16 و 28 گروه عضو با دو تابع هدف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد علاوه بر عدم نقض قیود، میزان اختلاف جبهه پاسخ نهایی و جبهه معیار در تمام مثال ها کاهش یافته است. همچنین با اعمال روش ارائه شده گستردگی، یکنواختی و تعداد پاسخ ها در جبهه پاسخ های نامغلوب در بیشتر موارد بهبود می یابد.

روش های تعیین آسیب مبتنی بر پاسخ های مودال، میزان کاهش سختی المان های سازه را با روندی معکوس به دست می آورند. استفاده از تعداد مودهای کمتر در روند عیب یابی، جنبه کاربردی بودن روش را افزایش می دهد. در روش دو مرحله ای پیشنهادی برای عیب یابی سازه ها، محل و شدت آسیب ها با استفاده از تغییرات پاسخ های مودال و تخمین ماتریس نرمی تعیین می گردند. رابطه معکوس توان دوم فرکانس ارتعاشی با ماتریس نرمی سازه، ویژگی منحصر بفرد ماتریس نرمی است که این ویژگی امکان استفاده از تعداد محدودی از تغییر شکل های ارتعاشی سازه را در تخمین ماتریس نرمی فراهم می سازد. در مرحله اول عیب یابی، المان های مشکوک به آسیب تعیین گردیده و در مرحله دوم، شدت آسیب در آنها مشخص می شود. تاثیر مرحله اول در نتایج نهایی عیب یابی بسیار زیاد بوده و هر چه بتوان تعداد بیشتری از المان های سالم را در این مرحله، شناسایی و از روند عیب یابی حذف کرد، دقت و کارایی روش بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد که بدین منظور شاخص های جدیدی تعریف و به کار گرفته شده اند. مشخص کردن المان های سالم و تعیین شدت آسیب المان های ورودی به مرحله دوم، از ویژگی های این مرحله در عیب یابی سازه ها می باشد. بکارگیری الگوریتم وراثتی همراه با تابع هدف پیشنهادی در مرحله دوم، باعث مشخص شدن المان های سالم و تعیین دقیق شدت آسیب می شود. کارایی روش پیشنهادی در تعیین محل و شدت آسیب ها و همچنین اثر تعداد المان های سازه، شدت های مختلف آسیب و وجود نویز در پاسخ های مودال با حل مثال های عددی بررسی شده است. نتایج عددی نشان می دهند که دقت و کارایی این روش برای عیب یابی سازه ها اعم از سازه های بزرگ مقیاس با تعداد و شدت های مختلف خرابی، حتی با وجود نویز در پاسخ های سازه ای بسیار مناسب می باشد.

اخیراً به دلیل صرفه جویی در هزینه ها و حجم و وزن مصالح مصرفی جهت ساخت و تولید‏، در همه شاخه های مهندسی سعی بر بهینه سازی مسئله مورد نظر می باشد. بهینه سازی یعنی یافتن بهترین جواب برای یک مسئله و رسیدن به بهترین نتیجه برای آن است. بهینه سازی توپولوژی یکی از شاخه های مهم علم مهندسی است که اخیراً به آن توجه زیادی شده است. در این زمینه روش های بسیاری ارائه شده است که یکی از بهترین روش ها، روش مجموعه سطوح تراز است که بر مبنای حرکت مرزها استوار است و خود به زیر شاخه های متعددی تقسیم بندی می شود. در این رساله هدف بررسی این روشها،انتخاب مناسب ترین روش و استفاده از آن جهت بهینه سازی توپولوژی سازه های پیوسته سه بعدی می باشد. یکی از این روش ها، روش مجموعه سطوح تراز ثابت تکه ای است که در آن مسئله به دو فاز مجزای حفره و ماده تقسیم می شود. این روش مناسب ترین روش برای مسائل چند فازی است. از ویژگی های این روش قابلیت ایجاد حفره داخل دامنه طرح است که وابستگی طرح نهایی را به طرح اولیه از بین می برد.مسائل بهینه سازی معمولاً برمبنای کمینه کردن انرژی کرنشی، کمینه کردن تنش استوار می باشند. لازم به ذکر است در این رساله جهت بهینه سازی از کمینه کردن تابع تنش به عنوان تابع هدف تحت قید حجم استفاده شده است. در نتیجه پس از استفاده از این روش و استفاده از تابع تنش به عنوان تابع هدف مشاهده می گردد حساسیت تحلیل بالا رفته و تاحدودی مرزهای ناهموارتری نسبت به تابع انرژی کرنشی ایجاد می گردد و در نواحی که میزان تنش بالا بوده مقدار المان های حذف شده کمتر از نواحی دیگر می باشد. همانطور که می دانیم وقتی از المان مکعبی هشت گرهی برای تحلیل استفاده می کنیم باید برای محاسبه تنش معیار المان از میانگین گیری تنش های المان بهره برد که این امر سبب تقریب سازی شده ودر نتیجه مرزها دچار پراکندگی و ناهم‎‎واری هایی می شوند.

هدف از انجام این تحقیق تعیین اهمیت لوله در شبکه توزیع آب با استفاده از منطق فازی می باشد. با توجه به اینکه اهمیت لوله در شبکه توزیع آب متفاوت است، اصطلاحا به آن اطلاعات مبهم می گویند، هدف اصلی این تحقیق استفاده از منطق فازی به کمک نرم افزار matlab برای اطلاعات مبهم می باشد. هر کدام از لوله های شبکه، دارای ارزش متفاوتی در محاسبات افت می باشند، انتخاب لوله با مشخصات متناسب با ارزش آن می تواند موجب کاهش افت در شبکه در نتیجه هزینه آن گردد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که هر لوله در شبکه دارای چه اهمیتی است، به عنوان مثال لوله های 12 و 32 با اهمیت خیلی زیاد و لوله 6 با اهمیت کم می باشد، لذا به طراحان پیشنهاد می شود برای طراحی شبکه های توزیع آب قبل از تعیین نوع لوله برای شبکه، اهمیت لوله را با استفاده از منطق فازی تعیین کنند و متناسب با اهمیت لوله در شبکه برای آن هزینه نمایند. شهرک محمد آباد کرمان به عنوان مطالعه موردی در تحقیق مورد بررسی قرار گرفت.

گنبدهای فضاکار دولایه بخاطر وزن سبکشان ، قابلیت پوشش دهانه¬های بزرگ و همچنین رفتار مناسب و صلبیت بالا در برابر بارهای جانبی و قائم همچون زلزله همیشه گزینه ای مناسب برای طراحی گنبدها می باشند. درک دقیق از رفتار لرزه ای انواع این سازه ها برای طراحی مناسب و بهینه آن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. از این رو در تحقیق حاضر به بررسی رفتار غیر خطی نوع خاصی از گنبد ها یعنی گنبد اسکالپ دولایه(گنبد قاچی) پرداخته و سپس منحنی ظرفیت (منحنی پوش آور) این گنبدها را رسم کرده و پارامترهای لرزه ای چون ضریب رفتار در راستای افقی و قائم، ضریب شکل پذیری افقی و قائم، ضریب اضافه مقاومت افقی و قائم آن ها را برای مقادیر مختلف ارتفاع به طول گنبد(h/l)، طول گنبد، ضخامت بین دولایه گنبد تعیین کرده و به مقایسه ی آن ها پرداخته می شود. جهت انجام تحلیل غیرخطی روی مدل ها از نرم افزار opensees استفاده شده است. در تمامی تحلیل ها اثر غیرخطی مصالح و هندسه در نظر گرفته شده است. پس از تعیین پارامترهای لرزه ای ذکر شده در فوق، پیشنهادهایی برای بهبود عملکرد این نوع گنبد و در نظر گرفتن ضریب رفتاری برای استفاده در تحلیل ها ارائه می گردد. همچنین برای مقایسه ی گنبد اسکالپ دولایه با گنبد دولایه معمولی، تحلیل غیرخطی برای تعیین پارامترهای ذکرشده برای مقادیر مختلف ارتفاع به طول گنبد برروی گنبد دولایه معمولی نیز صورت گرفت که در نهایت به بررسی و مقایسه ی این دو نوع گنبد نیز می پردازیم.

گنبدهای فضاکار به دلیل توانایی پوشش مساحت¬ها با دهانه¬های بزرگ و زیبایی معماری که دارند، کاربرد زیادی دارند. در طراحی سازه¬ها علاوه بر ضوابط طراحی، مسائل اقتصادی نیز از اهمیت ویژه¬ای برخوردار می¬باشد. محاسبه طرحی بهینه توسط الگوریتم¬هایی انجام می¬پذیرد که تابعی از پارامترهای اقتصادی رابه عنوان تابع هدف انتخاب کرده و همگام با ارضا شرایط طراحی، آن را حداقل یا حداکثر می¬نماید.در این تحقیق از الگوریتم اجتماع مورچگان برای بهینه¬سازی وزن استفاده شده و سعی شده است مقایسه¬ای بین طرح بهینه گنبدهای دولایه فضاکار، دیامتیک و اسکالپ، با نسبت¬های مختلف ارتفاع به دهانه و سه دهانه 20 ،40 ،60 متر، با استفاده از روش aco ومقایسه نمودار پوش¬آور دو گنبد با تحلیل بار افزون بوسیله نرم¬افزار تحلیل¬گر opensees انجام گیرد، و در نهایت نسبت بهینه ارتفاع به دهانه در دو گنبد بدست آید.

اهمیت بهینه سازی سازه بدلیل محدودیت منابع مواد، خطرات زیست محیطی و رقابت فناوری به طور فزاینده ای در حال افزایش است که منجر به ایجاد سازه هایی با وزن و هزینه کم و عملکرد بالا می شود. بهینه سازی سازه می¬تواند به عنوان یک روند در طراحی بهینه¬ی سازه های تحت بارگذاری مطرح شود. بهینه سازی توپولوژی سازه، بهترین عملکرد سازه را برای ارضای قیود مختلف جستجو می کند. مقایسه بین بهینه سازی اندازه، شکل و توپولوژی، نشان می دهد که بهینه سازی توپولوژی آزادی عمل بیشتری ایجاد می کند و به طراح اجازه نوآوری بیشتر و امکان ایجاد سازه کارآمدتر را می¬دهد. در این تحقیق، از الگوریتم رقابت استعماری برای بهینه¬سازی توپولوژی سازه¬های فضاکار استفاده شده است. الگوریتم رقابت استعماری، یک الگوریتم چند جمعیتی است. هر یک از جمعیت ها به عنوان یک کشور در نظر گرفته می شود که در آن هر کشور یا استعمارگر است یا مستعمره. در فضای جستجو، تعدادی از این کشورها، امپراطوری ها را تشکیل می دهند. حرکت کشورهای مستعمره به سمت استعمارگر امپراطوری خود می باشد و رقابت بین امپراطوری ها، بر اساس تفکر رقابت استعماری را شکل می¬دهد. در طول این حرکت، امپراطوری های قدرتمند به قدرتشان افزوده و از قدرت امپراطوری های ضعیف کاسته می شود به طوری که به تدریج امپراطوری ضعیف از هم پاشیده و مستعمره های آن به دیگر امپراطوری¬ها داده می شود. در این تحقیق یک روش اصلاحی ترکیبی برای بهینه سازی توپولوژی شبکه های دولایه ارائه شده است. روش بهینه سازی مورد استفاده، از ترکیب روش¬ بهینه¬سازی تکاملی سازه و روش رقابت استعماری می شود. برای رسیدن به این هدف، ابتدا نرخ اهمیت گره ها تعیین می¬شود. سپس از این ویژگی استفاده می شود تا جستجو برای یافتن سازه بهینه، بهتر انجام شود. لازم به ذکر است، وزن سازه تحت قیود مختلف بهینه می¬شود که این قیود شامل تنش، جابجایی و ضریب لاغری می باشد. همچنین موقعیت تکیه گاه ها و مختصات گره ها ثابت فرض می شود، در حالی که وجود و عدم وجود گره های شبکه پایین و سطح مقطع اعضا به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی قدرت و عملکرد مناسبی در بهینه سازی توپولوژی سازه های بزرگ مقیاس با در نظر گرفتن سطح مقطع¬های گسسته و با در نظر گرفتن قیود مختلف را دارد.

سازه های فضاکار از جمله سازه های سه بعدی با شکل خاص می باشند. اغلب سازه های فضاکار را می توان به شبکه ها، گنبدها و چلیک ها دسته بندی کرد. شبکه دولایه یک مثال کلاسیک در رابطه با سازه های فضاکار به حساب می آید. با پیشرفت ابزارهای محاسباتی و افزایش سرعت کامپیوترهای پیشرفته، برای ارائه یک محصول قابل رقابت، بحث بهینه سازی یک ابزار لازم الاجرا در پروسه طراحی به حساب می آید. عموماً بهینه سازی سازه ها می تواند در سه شاخه اندازه، شکل هندسی و توپولوژی پیگیری شود. در این مطالعه برای بهینه سازی توپولوژی شبکه ی دولایه و سه لایه دو روش موثر ارائه شده است. روش اول به وسیله ی اصلاح الگوریتم جستجوی گرانشی به دست می آید که mgsa نامیده شده است. روش دوم یک الگوریتم دومرحله ای با نام eso-gps است که حاصل ترکیب روش های بهینه سازی تکاملی (eso) و الگوریتم اجتماع ذرات گرانشی (gps) می باشد. برای رسیدن به الگوریتم mgsa در هر تکرار اجرام برتر شناسایی شده و به عنوان رهبر گروه انتخاب می شوند. دیگر اجرام به صورت تصادفی در این گروه ها قرار می گیرد بطوری که در هر گروه اجرام خوب و بد بصورت تقریباً مشابه موجود باشد. برای رسیدن به موقعیت جدید برای هریک از نمونه ها در این الگوریتم، فقط رهبر گروه می تواند به بقیه اجرام آن گروه نیرو وارد کند. در الگوریتم eso-gps ابتدا توسط الگوریتم eso یک بهینه سازی اندازه برای شبکه دولایه و سه لایه انجام می شود سپس نتایج خروجی eso برای ارتقای الگوریتم gps مورد استفاده قرار می گیرد. الگوریتم gps برای تشخیص توپولوژی بهینه ی سازه های با مقیاس بزرگ و همچنین با متغیرهای گسسته استفاده می¬شود که در آن موقعیت جدید نمونه ها با سرعت جدید pso و شتاب الگوریتم gsa بدست می آید. تابع هدف در بهینه سازی توپولوژی مینیمم کردن وزن سازه تحت قیودی مانند جابه جایی گره ها، تنش حداکثر اعضا و ضریب لاغری اعضا می باشد. همچنین در این مطالعه برای کاهش فضای جستجو یک روش موثر برای تیپ بندی اعضا ارائه شده است. در این استراتژی پروفیل بدست آمده برای هر تیپ حاصل از الگوریتم mgsa یا gsa، برای المان هایی که نیروی داخلی آنها کمتر از یک مقدار مشخص است، یک یا دو شماره کاهش می یابد. در مسائل حل شده بهینه سازی توپولوژی شبکه دولایه و سه لایه توسط الگوریتم های gsa، mgsa، gps، eso-gps بدست آمده است. نتایج عددی نمایان گر موثر بودن الگوریتم mgsa و eso-gps و همچنین بهبود یافتن تیپ بندی سازه با ارائه استراتژی جدید برای تیپ بندی سازه های بزرگ مقیاس، می باشد.

شبکه¬های دولایه پر استفاده¬ترین نمونه¬های اولیه¬ای از سازه¬های فضاکار پیش ساخته بشمار می¬روند که امروزه به دفعات مورد استفاده قرار می¬گیرند. در این تحقیق از یک الگوریتم فرا ابتکاری برای بهینه¬سازی توپولوژی سازه فضاکار ارائه شده است. این الگوریتم که از قوانین حاکم کولمب از الکترواستاتیک و قوانین نیوتن از مکانیک را الهام گرفته شده است، سیستم جستجوی ذرات باردار نامیده می¬شود (css). در css تعدادی ذره باردار (cp) در نظر گرفته شده¬است، که توسط میدان الکتریکی عناصر دیگر تحت تاثیر قرار می¬گیرند و مقدار نیروی برآیند با استفاده از قوانین کولمب و گوس از الکترواستاتیک و چگونگی حرکت با استفاده از قوانین مکانیکی نیوتن تعیین می¬گردد. روش¬های بهینه¬ساز¬ی توپولوژی مهندسان را قادر می¬سازد تا پیکره سازه¬ای مناسب سازه-ها را - متناسب با عملکرد مورد نیاز آن- پیدا کنند. در این تحقیق روش ترکیبی دو مرحله¬ای جدیدی جهت بهینه¬سازی توپولوژی شبکه¬های دو و سه¬لایه ارائه شده است. بهینه¬سازی توپولوژی با استفاده از الگوریتم¬های بهینه¬سازی تکاملی سازه¬ها و الگوریتم سیستم جستجوی ذرات باردار تکامل یافته انجام می¬شود که eso-css نامیده شده است. در بهینه¬سازی توپولوژی سازه تحت شرایط مختلف، مثل تغییر¬مکان گره¬ها، ضریب لاغری و تنش داخلی اعضا کمینه می¬گردد. همچنین، موقعیت تکیه گاه ها و مختصات گره¬ها ثابت فرض شده است و وجود و عدم وجود گره¬های شبکه پایین و سطح مقطع اعضا بعنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده است. هدف این است که مهمترین قسمت های سازه جهت انتقال بارها به تکیه¬گاه¬ها مشخص شوند. نتایج عددی نشان می دهد که روش ترکیبی ارائه شده برتری محاسباتی مناسبی دارد.

هدف از این پژوهش ارائه راهکاری جهت افزایش کارایی و سرعت عیب یابی سازه های بزرگ مقیاس با استفاده از روش های پیشرفته ی محاسبات نرم می باشد. با توجه به اینکه مسئله ی عیب یابی در قالب یک دستگاه معادلات غیرخطی مدل شده و حل آن به طور مستقیم، محدود و گاهی غیر ممکن است، امروزه بیشتر تحقیقات براساس حداقل سازی اختلاف پاسخ سازه خراب واقعی (استخراج شده از نتایج ثبت شده ی سنسورها) و خراب فرضی که از به روزرسانی پارامترهای فیزیکی مدل در هر مرحله از تکرار به دست می آیند، انجام می گیرد. روش های به روزرسانی مبتنی بر بهینه سازی، برای سازه های بزرگ مقیاس از حجم بالای محاسبات برخوردار بوده که منجر به پایین آمدن کارایی آن در عیب یابی این نوع سازه ها می شود. در این پژوهش، با ارائه ی مدل کمکی مبتنی بر شبکه عصبی بهینه شده (tnn)، به عنوان یک مکانیزم کارآمد تقریب ساز (eam) برای مدل عددی سازه جهت استخراج پاسخ های مدل سازه به روز شونده، قدمی در جهت کاهش حجم و زمان محاسبات روند بهینه سازیِ عیب یابی برداشته شده است. بدین منظور، مجموعه ای از شبکه های عصبی که برای تقریب سازیِ غیرخطی مورد استفاده در این پژوهش مناسب تر می باشند، طراحی و آموزش داده شده اند. در نهایت، شبکه عصبی با ساختار cascade (cfnn) براساس معیارِ خطای شبکه به ازای داده های تست، انتخاب شد. جهت بهبود عملکرد شبکه عصبیِ منتخب، روشی هوشمند جهت تعیین تابع تحریک و تعداد بهینه ی نورون های لایه ی پنهانِ شبکه عصبی با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات، ارائه شده است. همچنین در این پژوهش، جهت تشخیص عیوب چندگانه در سیستم های سازه ای، یک روش دو مرحله ای جدید شامل الگوریتم جستجوی جامع مبتنی بر شبکه عصبی تابع بنیادی شعاعی(rbfnn) و الگوریتم اجتماع ذرات جامعه تاثیر پذیر(psopc) پیشنهاد شده است. جهت بررسی کارایی روش های پیشنهادی، مثال های عددی ارائه شده و نتایج بیانگر کارآمدی روند حل ارائه شده جهت کاهش قابل ملاحظه ی حجم و زمان محاسبات، ضمن حفظ دقت، نسبت به استفاده از مدل به روزشونده اجزا محدودی در روند حل مسئله ی عیب یابی می باشد.

ترک یا آسیب محلی در سازه،سختی سازه را کاهش می دهد، و منجر به تغییر ویِژگی های دینامیکی می شود.عیب یابی با استفاده از مقایسه ی اطلاعات مودال سازه سالم با حالت آسیب دیده آن سازه به صورت گسترده ای مورد بررسی قرار گرفته است.برای سازه های با تعداد عضو زیاد، آسیب محلی تغییر اندکی در اطلاعات مودال کلی ایجاد می کند، که تشخیص آسیب محلی را دشوار می سازد. با توجه به افزایش داده های ورودی الگوریتم جستجوی هارمونی در عیب یابی سازه، دقت نتایج کاهش یافته و با جمع این دو عامل، مشکل دو چندان می گردد. برای رفع این نقیصه در این پایان نامه از روش زیرسازه جهت تفکیک سازه اصلی به زیرسازه های مستقل به منظور کاهش فضا و افزایش حساسیت نسبت به آسیب استفاده شده است. به دلیل دقت بیشتر ماتریس نرمی حاصل از اطلاعات مودال نسبت به ماتریس سختی، این ماتریس برای عیب یابی در نظر گرفته شده است . در نهایت ماتریس نرمی محاسبه شده در سازه کلی برای به دست آوردن ماتریس نرمی زیرسازه تجزیه می گردد، که این کار منجر به افزایش حساسیت نسبت به آسیب محلی می شود. در انتها با ارائه مثال هایی عملکرد این روش گزارش گردیده است.

صفحات چند لایه، به عنوان سازه های پیچیده، به طور گسترده در صنعت هوافضا، کشتی سازی، اتومبیل سازی و مهندسی عمران استفاده شده اند. روش عددی اجزا محدود به عنوان روش تحلیل این سازه ها به طور گسترده به کار گرفته شده است. علیرغم قابلیت های روش اجزا محدود کلاسیک در تحلیل عددی، توانایی مدل سازی دقیق اشکال هندسی پیچیده را ندارد. بهبود مدل در این روش نیازمند به افزایش تعداد المان ها یا مرتبه توابع پایه می باشد که باعث افزایش هزینه های محاسباتی می شود. در سال های اخیر، روش نوپای ایزوژئومتریک با توابع پایه نربز ارائه گردیده است که توانایی مدل سازی دقیق هندسه های پیچیده را دارد. در این تحقیق از روش عددی ایزوژئومتریک جهت تحلیل صفحات چند لایه استفاده گردیده است. جهت مدل سازی صفحات چند لایه از تئوری های کلاسیک و بهبود یافته استفاده گردیده است. از جمله تئوری های کلاسیک می توان به تئوری کلاسیک صفحات چند لایه مبتنی بر فرضیات کیرشهف و تئوری های تغییر شکل برشی مرتبه اول و بالاتر اشاره کرد. تئوری های بهبود یافته شامل مجموعه ای از مدل های دوبعدی به نام فرمولاسیون یکپارچه کررا (cuf) می باشند که توسط کررا در سال 2002 ارائه شده اند. ایده اصلی این فرمول بندی استفاده از یک بسط کلی برای متغیرها در راستای ضخامت، بر اساس مجموعه توابعی به نام توابع ضخامت است. در این تحقیق از بسط تیلور، چند جمله ای لژاندر و لاگرانژ به عنوان تابع ضخامت استفاده شده است. برای استخراج معادلات حاکم از مدل pvd (شامل فرضیات میدان جابجایی) و مدل ترکیبی rmvt (شامل فرضیات میدان جابجایی و تنش) استفاده شده و هم چنین دو مدل esl و lw به عنوان روش تشریح متغیرها جهت بیان ترکیب اثر لایه ها به کار گرفته شده اند. جهت صحت سنجی مدل عددی حاضر، فرکانسی های طبیعی سازه، که اهمیت ویژه ای در تحلیل دینامیکی صفحات چند لایه دارا می باشند، با تحلیل ارتعاش آزاد محاسبه و با نتایج عددی و تحلیلی موجود مقایسه گردیده اند. همچنین اثرات نسبت بعد به ضخامت و تعداد لایه ها در پاسخ فرکانس مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که مدل عددی ایزوژئومتریک حاضر با درنظر گرفتن تئوری های مذکور، دقت بالایی در تحلیل صفحات چند لایه دارا است.

در این پایان‏ نامه تئوری‏های مرتبه اول برش رایسنر-میندلین و مرتبه سوم برش ردی در روش تحلیل هم‏ هندسی برای مطالعه ‏ی رفتارصفحات ضخیم ، پیاده‏سازی شده‏ اند. در ادامه نیز روش‏های مختلف بهبود‏سازی مورد بررسی قرار گرفته‏‏ است و عملکردترکیب این روش‏ها برای رسیدن به دقت مورد نظر، با یکدیگر مقایسه شده‏ است. با توجه به در نظر گرفتن اثرتغییرشکل‏های برشی در تئوری مرتبه اول برش، این تئوری برای تحلیل صفحات ضخیم مناسب می‏باشد. منتها استفاده از این تئوری برای صفحات نازک در تحلیل اجزا محدود منجر به ایجاد پدیده نامطلوب قفل ‏شدگی برشی و در نتیجه ایجاد خطا می‏شود. با پیاده سازی این تئوری در روش هم ‏هندسی، به خاطر همواری توابع پایه نربز (بی-اسپلاین های غیر یکنواخت نسبتی) دیگر باپدیده قفل شدگی برشی مواجه نمی‏شویم.تئوری مرتبه سوم برش به دلیل پیوستگی c مورد نیاز بین المان ها می تواند دقت جواب ها را افزایش دهد و توزیع تنش برشی را بدون نیاز به ضریب اصلاح برشی، با دقت بیان کند . نربزها به ما این امکان را می دهند که به آسانی به پیوستگی دلخواه دست یابیم. بنابراین تئوری مرتبه سوم برش را در روش‏ هم‏ هندسی،پیاده سازی نمودیم. توابع پایه نربز در روش هم‏ هندسی امکان روش بهبود سازی جدیدی را به نام بهبودسازی-k (که معادل آن در اجزا محدود موجود نیست)، را برای ما فراهم می‏کنند.این روش با روش‏های سنتی بهبود سازیhp مقایسه شده است. در نهایت با استفاده از مثال‏های عددی متنوع، کارایی و دقت تئوری‏های مذکور در تحلیل هم ‏هندسی و قدرت روش بهبودسازی-k به اثبات رسیده است.

بهینه سازی دینامیکی سازه ها،به دلیل تحلیل سازه در هر نسل زمان زیادی را میطلبد که با افزایش زمان و درجات آزادی،بیشتر نیز می شود.برای کاهش زمان محاسبات از روش های تقریبی بجای تابع هدف اصلی بهینه سازی در روند بهینه سازی استفاده میکنیم.استفاده از روش های تقریبی می تواند در کاهش زمان تحلیل سازه موثر باشد و درنتیجه معایبی که به دنبال تحلیل مستقیم بدست می آید نیز برطرف می شود.

بررسی اثر باد وزلزله در سازه های فضاکار مهم بوده و این اثر در گنبدها دو چندان میشود.همچنین بهینه کردن گنبدها در اثرهای بارهای باد وزلزله بسیار قابل اهمیت میباشد.

بهینه سازی شکل سازه در کنار بهینه سازی اندازه آن تاثیر بسزایی در کاهش وزن سازه دارد. در این تحقیق الگوریتم بهینه سازی اجتماع مورچه ها (aco) برای بهینه کردن وزن سازه فضاکار تخت سه لایه تحت بار ثقلی به کار گرفته شده است.الگوریتم aco از رفتار مورچه ها حین جستجو برای منبع غذا الهام می گیرد. مقایسه وزن نهایی سازه در دو حالت بهینه سازی اندازه و بهینه سازی شکل و اندازه، ضرورت بهینه کردن شکل سازه ها را به اثبات می رساند.

در این پایان نامه اثر پاسخ های مختلف در روش های عیب یابی مبتنی بر شبکه عصبی بررسی شده است. همچنین یک روش جدید برای عیب یابی سازه ها ارائه می شود. روش پیشنهادی دارای دو مرحله می باشد. در مرحله اول توسط شبکه عصبی تابع بنیادی شعاعی به خاطر سرعت یادگیری بالا، مکان های آسیب دیده شناسایی می شود. در مرحله دوم عیب یابی، محل دقیق و شدت آسیب اعضای سازه با بکارگیری شبکه عصبی انتشار برگشتی بخاطر قدرت یادگیری بالا بدست می آید.

منشأ گسیختگی و خرابی کلی سازه، و قوع ترک در اعضای سازه می باشد. در این تحقیق به عیب یابی یکی از مهمترین اعضای سازه ای که صفحات خمشی می باشند ، پرداخته شده است. یکی از وجوه تمایز این تحقیق نسبت به تحقیقات گذشپته این است که فقط از پاسخ های سازه خراب جهت عیب یابی استفاده می شود و نیاز به پاسخ های سازه سالم نمی باشد. در این تحقیق، عیب یابی صفحات با استفاده از چهار روش مختلف از جمله تبدیل موجک، تبدیل موجک بسته ای، انحنای مودی و مشتق انحنای مودی انجام می شود. بد ین منظور، سازه مورد نظر در نرم افزار opensees مدل شده، سپس ناحیه آسیب دیده به صورت المانهایی با ضخامت کاهش یافته مدل گردیده و پس از آن مود شکل اول سازه آسیب دیده از نرم افزار استخراج میشود. سپس با استفاده از چهار شاخص مبتنی بر 4 روش مزبور، عیب یابی صفحات انجام می شود. نتایج نشان میدهند که روش مشتق انحنای مودی در مقایسه با سایر روش ها دارای دقت بالاتری در تعیین موقعیت خرابی بخصوص در کناره ها و محل تکیه گاه ها می باشد. پس از تعیین مکان های خرابی، شدت آنها با استفاده از دو روش جدید هوشمند بهینه سازی شامل الگوریتم کرم شب تاب و الگوریتم خفاش تعیین میگردد. برای نشان دادن کارایی این دو الگوریتم در تعیین شدت خرابی با استفاده از پاسخ سازه خراب، مثال های متنوعی ارائه شده که نتایج بدست آمده، حاکی از دقت بالای این دو الگوریتم در تعیین شدت خرابی میباشد. همچنین نتایج حاصله با نتایج دو الگوریتم ژنتیک و هارمونی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند هر چند که هر دو الگوریتم کرم شب تاب و خفاش دارای عملکرد مناسبی می باشند ولی الگوریتم خفاش جواب های دقیق تری را ارائه می دهد.

بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته بزرگ مقیاس از چالش برانگیزترین مسائل بهینه سازی به شمار می روند. در این نوع بهینه سازی هنگامی که سطح مقطع اعضا از میان مقادیر گسسته انتخاب می شوند، رسیدن به بهینه کلی دشوارتر می گردد. در این مقاله، روش بهینه سازی دو مرحله ای نوینی جهت بهینه سازی توپولوژی سازه های گسسته بزرگ مقیاس (شبکه های دو لایه) با در نظر گرفتن قیود مختلف و با استفاده از الگوریتم استراتژی های تکاملی ارائه شده است. بدین منظور، ابتدا با استفاده از روش کارای بهینه سازی توپولوژی سطح تراز، یک آنالیز حساسیت جهت شناخت اعضای سازه ای مهم تر، انجام می شود. سپس نتایج این آنالیز حساسیت به نحوی مورد استفاده قرار می گیرد که es بتواند به وسیله ایجاد یک جستجوی جهت دار در یک فضای طراحی کاهش یافته، توپولوژی بهینه شبکه های دو لایه را به دست آورد.

در این تحقیق به بررسی رفتار شمع ها در دو حالت تکی و گروهی تحت بارهای قائم می پردازیم، خاک مورد استفاده در این تحقیق یک خاک ماسه رس دار می باشد که جهت مدل سازی مدل از نرم افزار سه بعدی اجزاء محدود پلکسیس سه بعدی استفاده می شود. پس از صحت سنجی مدل به بررسی تاثیر پارامترهای طول، قطر، تعداد شمع، فاصله شمع ها، جنس خاک، سطح آب زیرزمینی پرداخته می شود. هدف اصلی بررسی میزان تاثیر این پارامترها بر روی رفتار شمع ها می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش طول و قطر تا یک اندازه باعث کاهش نشت و افزایش سختی شمع می شود و از یک طول و قطر به بعد افزایش طول و قطر تاثیر چندانی بر روی رفتار شمع ندارد همچنین با افزایش فاصله بین شمع ها اندرکنش شمع ها بر روی یکدیگر کم می شود به طوری که از فاصلههفت برابر قطر شمع به بعد می توان از اثر این اندرکنش بر روی شمع ها صرف نظر کرد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

هدف اصلی از این مطالعه طراحی شکل بهینه سدهای دو قوسی بتنی با در نظر گرفتن اندرکنش سد-آب-پی در برابر زلزله می باشد. حالتهای بارگذاری درنظرگرفته شده شامل بارهای ثقلی، فشارهیدرواستاتیک، فشار هیدروداینامیک و نیروی زلزله می باشند. حجم بتن ریزی سد به عنوان تابع هدف مساله بهینه سازی در نظر گرفته شده و متغیرهای طراحی پارامترهای هندسی سد می باشند. محدودیت های طراحی رفتاری طوری تعریف شده اند که وضعیت تنشهای اصلی بدنه سد در محدوده یک سطح گسیختگی قرار گیرند. همچنین تعدادی قیود هندسی و پایداری نیز در طراحی سد لحاظ شده اند. بدین منظور ابتدا سیستم سد-آب-پی توسط روش اجزاء محدود شبیه سازی شده است. به منظور بررسی صحت و کارایی مدل اجزا محدود ارائه شده، نتایج مدل مذکور با نتایج مدلهای موجود در تعدادی مراجع معتبر مقایسه و صحت آن تایید شد. بهینه سازی بوسیله الگوریتم تقریب سازی تصادفی مبتنی بر آشفته سازی همزمان، بهینه سازی جامعه پرندگان و ترکیب دو روش مذکور انجام شده است. از آنجا که تحلیل دینامیکی مجموعه سد-آب-پی بوسیله یک تحلیل اجزاء محدود بسیار زمان بر می باشد، کل فرایند بهینه سازی سدهای قوسی یک پروسه بسیار وقتگیر خواهد بود. به منظور کاهش هزینه های محاسباتی و کاهش زمان کل بهینه سازی سدهای قوسی از ابزارهای مفید و قدرتمندی مانند سیستمهای استنتاج فازی مبتنی بر شبکه تطبیفی و شبکه های عصبی برای تقریب سازی تحلیل دینامیکی سد استفاده شده است. همچنین برای بهبود دقت پیشگویی پاسخ موثر یک سد قوسی، روش رتبه بندی سدهای قوسی نیز ارائه شده است. به منظور بررسی کارایی متدولوژی ارائه شده برای بهینه سازی سدهای قوسی، سدموروپوینت به عنوان یک سازه واقعی انتخاب و تحت شرائط مختلف در برابر زلزله السنترو بهینه سازی شده است. نتایج بهینه سازی بیانگر کارایی بالای الگوریتم بهینه سازی ترکیبی، نقش اساسی اندرکنش سازه و سیال در طراحی بهینه سدهای قوسی هستند. همچنین استفاده از روشهای تقریب سازی به شدت موجب کاهش زمان کل بهینه سازی سد شده اند در حالیکه از دقت بسیار بالایی برخوردارند.

در این رساله، طراحی بهینه سازه ها در برابر قیود فرکانس و همچنین بارهای ناشی از تاریخچه زمانی زلزله با استفاده از روشهای پیشرفته هوش مصنوعی انجام شد. عملیات بهینه‎سازی سازه‎ها، مرکب از دو فرآیند جستجوی فضای طراحی و ارزیابی نقاط جدید با کمک تحلیل سازه می‎باشد. سهم عمده محاسبات در بخش تحلیل سازه متمرکز است. بنابراین تلاش برای کاهش اصولی حجم محاسبات باید در دو سطح مختلف سازماندهی شود. در سطح نخست، باید ساختارهای الگوریتم‎های بهینه‎سازی چنان اصلاح شوند که تعداد سیکلهای لازم جهت حصول حل بهینه کاهش یابند. در سطح دوم، باید نتایج تحلیل سازه تقریب‎سازی شوند بطوریکه فرآیند بهینه‎سازی مستقل از تحلیل دقیق سازه قابل انجام باشد. لذا در این رساله، تکنیکهای هوش مصنوعی در دو حوزه جستجوی فضای طراحی و تقریب‎سازی تحلیل سازه جهت کاهش قابل توجه میزان محاسبات به کار گرفته شده اند. نتایج عددی بدست آمده در این رساله بخوبی بیانگر عملکرد محاسباتی بسیار خوب روشهای ارائه شده در تقلیل قابل ملاحظه زمان کل بهینه سازی سازه ها می باشند. بطور خلاصه می‎توان نتیجه گرفت که: 1.در این رساله الگوریتم‎های بهینه‎سازی و روشهای تقریبسازی هوش مصنوعی جهت بهینه‎سازی سازه‎ها مورد استفاده قرار گرفتند. 2.در این رساله الگوریتم‎های بهینه‎سازی وراثتی استاندارد و اصلاح‎شده و جامعه پرندگان از نوع باینری و مقادیر حقیقی مورد مطالعه قرار گرفته و یک الگوریتم ترکیبی جدید پیشنهاد شد. 3.در این رساله شبکه‎های عصبی تابع بنیادی شعاعی، خودسازمانده، تئوری موجکها و سیستمهای استنتاج فازی مورد مطالعه قرار گرفته و شبکه‎های عصبی جدید تابع بنیادی شعاعی موجکی و سیستمهای عصبی هوشمند جدید ارائه شدند. 4. الگوریتم‎های بهینه‎سازی مذکور و شبکه‎های عصبی جدید تابع بنیادی شعاعی موجکی جهت بهینه‎سازی سازه‎ها در برابر محدودیت فرکانس بکار گرفته شدند و نتایج حاصله بیانگر قابلیتهای بالای محاسباتی این روشها بودند. 5. الگوریتم‎های بهینه‎سازی مذکور و سیستمهای عصبی هوشمند جدید جهت بهینه‎سازی سازه‎ها در برابر زلزله بکار گرفته شدند و نتایج حاصله نشان دهنده قابلیتهای بالای محاسباتی این روشها بودند. 6. در تعدادی از مثالهای بهینه‎سازی سازه‎ها در برابر زلزله فقط از یک زلزله خاص استفاده شد، هرچند که این امر نمی‎تواند کلیت و جامعیت روشهای پیشنهاد شده در این رساله را تحت تاثیر قرار دهد و این روشها قابل اعمال برای هر سازه و هر زلزله‎ای می‎باشد. 7. برای نشان دادن قابلیتهای محاسباتی روشهای پیشنهاد شده در این رساله، یک سازه فولادی بلند با در نظر گرفتن تمام توصیه‎های آیین‎نامه‎ای و در مقابل یک بارگذاری لرزه‎ای واقعی طراحی بهینه شد و نتایج حاصله کاملاً رضایتبخش بودند. 8. سیستمهای عصبی هوشمند دیگری را می‎توان جهت پیش‎بینی پارامترهای دیگر سازه‎ای طراحی کرد. در این رساله این کار با استفاده از شبکه انتشار برگشتی جهت پیش‎بینی رفتار غیرخطی لنگر-انحنا در اتصالات نیمه صلب انجام شد. اما جهت رعایت اختصار در بخش نتایج عددی منعکس نشد. جهت مطالعه نتایج رجوع به مرجع ]102[ توصیه می‎شود.

با توجه به گسترش روزافزون ساخت سازه های بزرگ با دهانه های وسیع مانند استادیوم ها، نمایشگاه ها، سالن های اجتماعات و آشیانه های هواپیما، مطالعه در زمینه تحلیل و طراحی شبکه-های دولایه که برای پوشش سقف این گونه سازه ها به کار می رود، امری ضروری است. در حال حاضر یکی از مهمترین اهداف مهندسان زلزله پیش بینی رفتار سازه ها در برابر زلزله-های آینده است. اطلاعات محدود ما در مورد پارامترهای لرزه ای از قبیل فاصله از مرکز زلزله، محتوای فرکانسی و حداکثر شتاب زلزله ونیز وجود عدم قطعیت ها در روش های تحلیلی باعث شده است تئوری احتمال وارد مهندسی زلزله شود. تحلیل دینامیکی فزاینده یک ابزار تحلیلی مفید در مهندسی زلزله بر اساس عملکرد است. این روش جدید قادر است تقاضای لرزه ای و حالات حدی ظرفیت یک سازه را تحت بارگذاری لرزه ای با استفاده از رکوردهای مناسب که به چندین سطح شتاب افزاینده مقیاس شده اند، تخمین بزند. با استفاده از این روش می توان درک بهتری از رفتار سازه را به دست آورد. آنالیز دینامیکی تاریخچه زمانی با از استفاده نرم افزار قدرتمند opensees و با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی هندسی و مصالح انجام شده است. در این تحقیق رفتار سازه های فضاکار تخت دو لایه در حالت های الاستیک و غیرالاستیک تا مرحله خرابی سازه و محاسبه سطوح اطمینان سازه با استفاده از تئوری قابلیت اعتماد لرزه ای سازه مورد بررسی قرار گرفته است.

مکانیابی دیوارهای برشی در ساختمان های بتنی با سیستم دوگانه از مهمترین و مشکلترین تصمیم های یک مهندس سازه است. زیرا طراح سازه برای مکان یابی صحیح باید علاوه بر در نظر گرفتن تاثیر دیوار برشی بر رفتار کلی و بقیه سازه، به قیود معماری هم توجه داشته باشد. در دفاتر طراحی این تصمیمات معمولا بر اساس تجربه طراح گرفته میشود. در تحقیق انجام شده، بر اساس الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان، روشی توسعه داده شده است که به کمک آن میتوان به صورت خودکار و بهینه در زمان قابل قبول به طرح مقدماتی مطلوب برای این دسته ساختمان ها، شامل ابعاد تیرها و ستونها و مکان دیوارهای برشی و همچنین فولاد مورد نیاز برای هر المان دست یافت. برای بهبود سرعت بهینه سازی، از برنامه نویسی چند ریسمانی کمک گرفته شده و مقادیر فولاد های درون المان ها به صورت تعیینی مشخص می شوند. عملکرد چهارچوب ارائه شده با چندین مثال نشان داده شده است. برای پیاده سازی روش ارئه شده، زبان برنامه نویسی c# و برای حل مدل اجزای محدود از برنامه sap90 استفاده شده است.

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.

با توجه به اینکه در اغلب برنامه های معمول تحلیل سازه ها از اثرات p- صرف نظر شده و همواره رفتار خطی برای مصالح و هندسه سازه در نظر گرفته می شود. ددر این پژوهش سعی شده است روش مناسبی برای مدل کردن اثرات p- در تحلیل سازه ها انتخاب شود تا این تاثیر به طور واقعیتری در نتایج حاصل از آنالیز نمود پیدا کند. در این راستا از روش جدید بادبندهای شورن با خاصیت منفی استفاده شده است . از خصوصیات این روش آن است که بار جانبی مجازی وارد بر سیستم سازه ای جهت مدل کردن اثر p- تاثیری بر سختی قائم ندارد و نیز با استفاده از فرضیات مربوط به اعضاء با خاصیت منفی و کاهش سختی خمشی عضو تحت بار محوری برنامه pdabs(p-delta analysis of building system) برای تحلیل غیرخطی قاب های دو بعدی تولید شده است . نتایج تحقیق نشان می دهد که مدل ارائه شده از دقت کافی برخوردار است . در فصل اول تاریخچه تحقیق مرور گشته است و در فصل دوم کلیات رفتار غیرخطی و آنالیز ثانویه به تفصیل بررسی شده است . فصل سوم مروری است بر روش های دقیق در نظر گرفتن اثرات غیرخطی و فصل چهارم به روش های تقریبی در یک تحلیل غیرخطی می پردازد. در فصل پنجم روش جدید ارائه شده با مقایسه نتایج حاصل از این روش مورد بحث و بررسی قرار می گیرد و فصل ششم معرفی ساختار برنامه pdabs و همچنین کنترل این برنامه می پردازد و در نهایت فصل هفتم به نتایج و توصیه ها اختصاص داده شده است .

هدف اصلی در این پایان نامه، بهینه سازی قابهای دو بعدی بتنی و تهیه یک برنامه کامپیوتری جهت انجام این امر می باشد. برای این منظور روش معیارهای بهینگی (oc)از مجموعه روشهای غیرمستقیم بهینه سازی که در مهندسی عمران دارای کارایی زیادی هستند، مورد استفاده قرار گرفته است . اصول روشهای oc شبیه روشهای دوگانی است و در واقع زیرمجموعه روشهای دوگانی هستند. در اینجا بمنظور افزایش کارایی روش oc، روابط لازم با استفاده از متغیرهای وابسطه بجای متغیرهای اصلی به دست آمده و مورد استفاده قرار گرفته است . یکی از مهمترین اهداف در زمینه تحقیقات بهینه سازی در مهندسی عمران کم کردن زمان لازم جهت استفاده از کامپیوتر (هزینه های کامپیوتری) می باشد، که قسمت عمده این زمان صرف تحلیل سازه می گردد. در اینجا با استفاده از متغیرهای واسطه بجای متغیرهای اصلی طراحی، از تقریب سازی دو نقطه ای غیرخطی استفاده شده و نتایج تحلیل تقریب زده شده اند، که نتیجه حاصله، در جهت کم شدن تعداد سیکل های تحلیل رضایت بخش بوده است . در بهینه سازی سازه های تقریب بتنی تابع هدف ، هزینه لازم جهت اجرای آن، (شامل هزینه های بتن مصرفی، فولاد مصرفی و قالب بندی) می باشد. در فرآیند بهینه سازی ابعاد اعضاء (عرض و ارتفاع تیرها و ستونها) و فولاد مورد نیاز آنها در مقاطع مختلف بعنوان متغیرهای طراحی انتخاب شده اند. قیود در نظر گرفته شده، شامل قیود مقاومتی اعضاء (در تیرها مقاومت خمشی و برشی، و در ستونها مقاومت محوری و خمشی) و تغییر شکل آنها (تغییر شکل در وسط تیرها و تغییر مکان جانبی انتهای ستونها) می باشد. سازه های مورد بررسی در این پایان نامه تحت بارهای ثقلی و جانبی بصورت خطی تحلیل شده و در قسمت طراحی نیز از فلسفه مقاومت نهایی آیین نامه aci 318-89 استفاده شده است .

در این پایان نامه، روش تقریبی کارائی جهت طرح بهینه ورقهای خمشی با محدودیت فرکانس ارائه شده است . هدف اصلی، کاهش تعداد تحلیل های دینامیکی جهت کمینه کردن وزن ورق می باشد. برای رسیدن به این هدف از نسبت رایلی برای تقریب فرکانس ها استفاده شده است . تک تک توابع موجود در نسبت رایلی بطور جداگانه و با استفاده از یک روش دو نقطه ای، تقریب زده شده اند. با جایگذاری توابع تقریبی در مسئله اصلی بهینه سازی، نیازی به تحلیل دینامیکی ورق در بازه مورد نظر نمی باشد. برای بالا بردن کیفیت تقریب ، از متغیرهای واسطه مناسب استفاده شده است . همچنین تمامی مشتقات مورد نیاز بطور دقیق محاسبه شده اند. در نهایت نتایج حاصل از چندین مثال عددی با کارهای قبلی مقایسه شده است .

این پایان نامه در پنج فصل تهیه شده است . فصل اول به اصول نظری پیش تنیدگی می پردازد و نحوه محاسبه تنشها در مقاطع مختلف تحت بارگذاری های متفاوت ، محاسبه افت نیروی پیش تنیدگی تحت عوامل گوناگون، تعیین ظرفیت برشی و خمشی نهایی مقاطع پیش تنیده و محاسبه تغییر شکل تیر تحت بارگذاری های متفاوت در دو حالت انتقال نیروی پیش تنیدگی و بهره برداری را بیان می کند. روابط و حدود لازم برای طراحی مقاطع پیش تنیده مطابق آئین نامه aci می باشد. در فصل دوم، تئوری مربوط به الگوریتم های استفاده شده در برنامه بهینه سازی dot بطور خلاصه ارائه می شود. فصل سوم به مدلسازی تیرهای سراسری پیش تنیده برای تعیین معادلات توابع هدف و قیود می پردازد. در فصل چهارم برنامه کامپیوتری تهیه شده برای تحلیل و طراحی تیرهای سراسری پیش تنیده و نحوه استفاده از آن بیان شده است . و بالاخره در فصل پنجم مثالهای متعددی ارائه شده و نتایج ناشی از آنها مورد نقد و بررسی قرار گرفته است .

این پروژه بررسی روشی را ارائه می دهد که بر اساس آن بتوان سازه های پوسته ای نظیر بدنه موشک ها و بدنه زیردریایی ها را با استفاده از اعضای تیری و به کمک برنامه های رایانه ای حل اسکلتهای ساختمانی تحلیل کرد. طبق این روش سازه پوسته ای به صورت شبکه ای از تیرهای متقاطع ممان گیر با اتصالات صلب مدلسازی می شود. مشخصات اعضاء این مدل در این پروژه تعیین و مشخص می شود. این مدل مطابقت خوبی با رفتار خمشی سازه دارد. المانهای مورد استفاده در این روش عبارت از اعضاءتیری مستقیم و المانهای خرپایی می باشد.

در این پایان نامه پس از مرور روشهای تقریب سازی موجود، دو روش تقریب سازی جدید تحت عناوین زیر ارائه شده است : 1 - تقریب درجه دوم . 2 - تقریب درجه دوم توانی. با توجه به اینکه محاسبه مشتقات دوم به روش دقیق بسیار وقتگیر است ، در این روشها مشتقات دوم به روش تقریبی محاسبه شده اند. در این پایان نامه روشهای جدید ارائه شده با روشهای تقریب سازی موجود مقایسه شده و کارائی روشهای جدید به اثبات رسیده است . در پایان این روشها در بهینه سازی سد بتنی وزنی مورد استفاده قرار گرفته و نتایج حاصله ارائه شده اند.

هدف از طراحی بهینه سازه ها تعیین وزن حداقل سازه است بنحوی که کلیه محدودیت های طرح ارضاء گردند. بدین منظور نخست بایستی تابع وزن و توابع محدودیت براساس متغیرهای طرح بیان گردند. بدین منظور نخست بایستی تابع وزن و توابع محدودیت براساس متغیرهای طرح بیان گردند. بعنوان مثال متغیرها می توانند سطح مقطع اعضاء، ابعاد مقاطع، ضخامت ، مکان هندسی گره ها، و محدودیت ها نیز می توانند از حدود تنشها، تغییر شکلها و حدود تغییرات بردار متغیرها انتخاب گردند.

در این پروژه ضریب طول موثر ستونهایی که دو محور تقارن ندارند، در قابهای بدون انتقال جانبی و قابهای با انتقال جانبی، اصلاح شده است . اعضای فشاری در این قابها از نوع جدار نازک با مقطع عرضی باز می باشند، اثرات اندرکنش خمش و پیچش برای دستیابی به روابط نیرو- تغییرشکل عضو منظور شده است . روابط نیرو- تغییرشکل از حل مستقیم معادلات دیفرانسیل تعادل(تئوری تیر- ستون) بدست آمده اند و با استفاده از آنها معادلات شیب - افت تعمیم یافته ارائه شده است . با بکارگیری توابع پایداری اصلاح شده در روابط شیب - افت توسعه یافته، نمودارهایی جهت تعیین ضریب طول موثر مقاطع سپری، نبشی و ناودانی ارائه شده است . در این پایان نامه نشان داده شده است که 1 - منظور نکردن اثرات اندرکنش خمش و پیچش در سختی اعضای با مقطع جدار نازک باز و در رفتار سازه های ساخته شده با این عناصر، خصوصا" بار بحرانی آنها، تاثیر قابل ملاحظه ای دارد. 2 - عدم انطباق مرکز برش بر مرکز سطح و خروج از مرکزیت بار نسبت به مرکز برش ، ضریب طول موثر در مقاطع یاد شده را افزایش می دهد.

هدف اصلی تحقیقات انجام شده در این پایان نامه، ارائه راه حل های موثر تقریب سازی در طراحی بهینه پیوسته و گسسته سازه ها است .

امروزه استفاده از سازه های فضاکار برای دهانه های بزرگ به صورت یک ضرورت در آمده است . گرچه کارخانه های سوله سازی نیز به این منظور سازه هایی را جهت پوشاندن ساختمانهای صنعتی ارائه داده است ، لیکن برای دهانه های بیش از 60 متر تنها استفاده از سازه های فضاکار عملی می باشد. با توجه به هزینه روز افزون مصالح، لازم است جدیدترین تکنولوژیها در اختیار گرفته شود تا طراحی ها با رعایت کامل ضوابط آئین نامه های بارگذاری و ساختمانی کاملا اقتصادی صورت بگیرد. در این رابطه تئوری های بهینه سازی می تواند به راحتی مورد استفاده قرار گیرد و فرایند طراحی نیز همچون تحلیل سازه کاملا کامپیوتری شود. استفاده از این تکنولوژی این مزیت را نیز دارد که علاوه بر رعایت کلیه محدودیت های آئین نامه ای سبک ترین یا ارزان ترین طرح را می توان بدست آورد. این پایان نامه، نتیجه یک کار تحقیقاتی است که طی آن یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن جهت طراحی بهینه انواع خرپاها و شبکه های دو لایه فضاکار تهیه شده و به این منظور وزن و یا حجم سازه بعنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است که باید کمینه (حداقل) گردد. محدودیت های اصلی حاکم بر مسئله بهینه سازی مذکور در این پایان نامه شامل کنترلهای مربوط به تنشها، لاغری و تغییر شکل سازه مطابق با ضوابط آیین نامه aisc می باشد. از آنجایی که شکل یک سازه از عوامل موثر در کاهش و یا افزایش وزن آن می باشد. در این پایان نامه علاوه بر بهینه سازی سطح مقطع اعضا به بهینه یابی شکل سازه نیز توجه شده است . به نحوی که مختصات گره ها و یا ارتفاع شبکه دو لایه نیز در کنار ابعاد مقطع عرضی اعضا به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. همچنین کاهش تعداد تحلیلهای لازم جهت کمینه کردن وزن، یکی از اهداف اصلی این پایان نامه می باشد. برای رسیدن به این هدف از اصول تقریب سازی برای محاسبه نیروها، تغییر مکانها و در نتیجه توابع محدودیت ها (قیدها) استفاده شده است . با جایگذاری توابع تقریبی استفاده مکرر از تحلیل سازه، لازم نمی باشد و در نتیجه زمان بسیار کمتری برای بهینه سازی مصرف می شود. در برنامه نوشته شده جهت بالا بردن کیفیت تقریب ، ازبازه های متحرک (move limits) برای متغیرهای طراحی استفاده شده است . در ضمن جهت بررسی کارائی برنامه نوشته شده تعدادی خرپا و شبکه دو لایه به عنوان مثال، بهینه یابی شکل و سطح مقطع شده اند.

طرح بهینه سازه ها عبارت است از تعیین متغیرهای طراحی با روشی معین ، بطوریکه وزن سازه حداقل شود و همزمان تمام قیود طراحی برقرار باشند . در این نوشتار ، متغیرهای طراحی سطح مقطع اعضا هستند که از بین یک دسته مقادیر معلوم ( متغیرهای گسسته ) انتخاب می شوند. قیود طراحی محدود به تنش اعضا و تغییر مکان گره ها می باشند. مسئله طرح بهینه ، به شکل یک مسئله برنامه ریزی غیرخطی ریاضی مطرح می شود و حل آن به کمک روش الگوریتم وراثتی اصلاح شده ، بدست می آید. الگوریتم وراثتی قابلیت یافتن جواب بهنیه مطلق (کلی ) را دارد. این الگوریتم ، روش مطمئنی به منظور طرح بهینه سازه ها می باشد و احتیاجی به مشتقات توابع مورد نظر ندارد.ماهیت احتمالاتی ( تصادفی) الگوریتم وراثتی استاندارد، همگرایی روش را کند می نماید. این امر از آنجایی ناشی می شود که احتمالات کنترل برای برخی عملگرهای الگوریتم وراثتی ، مانند پیوند و جهش ، در طول روند بهینه سازی ثابت فرض می شوند. در این نوشتار ، با هماهنگ شدن پارامترهای کنترل و روند اجرای برنامه ، عملکرد الگوریتم اصلاح می شود. این هماهنگی با استفاده از برخی ویژگیهای روش شبیه سازی بازپخت فلزات ، بدست می آید. تعدادی از این قوانین تطبیقی که نتایج آنها در همگرایی الگوریتم وراثتی تاثیرگذار است ، بر اساس روش شبیه سازی بازپخت فلزات ، مختصرا شرح داده می شود. جنبه دیگر الگوریتم وراثتی ، بالا بودن حجم محاسبات ، طی روند اجرای الگوریتم است . برای بعضی مسائل مانند پایه سکوهای ثابت دریایی که درجات آزادی بالایی دارند، تحلیل سازه عملی بسیار وقت گیر است ، از اینرو انجام طراحی بهینه بسیار ناکارآمد خواهد شد. به منظور چیرگی براین مشکل، توابع مورد بررسی ( وزن سازه و قیود مربوطه ) به کمک روش سطح پاسخ ، تقریب زده می شوند. سطح پاسخ ، توابع تقریب کلی است و در این نوشتار تابع چندجمله ای درجه دوم به این منظور استفاده می گردد. در این نوشتار ، جزئیات ترکیب الگوریتم بهینه سازی با روش تقریب سازی بررسی ، و یک مثال عددی برای پایه سکوهای ثابت دریایی ارائه می گردد. همچنین همگرایی روش پیشنهادی یا الگوریتم وراثتی استاندارد مقایسه می شود.