طراحی بهینه سازه های فضاکار

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.