بهینه سازی تیر ورق جعبه ای قوسی در پل با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات

تحقیق حاضر شامل مطالعات تئوریک به منظور بهره گیری از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات (pso ) در طرح ضخامت، هندسه و توپولوژی بهین? تیرهای مرکب جعبه ای در پل های قوسی می باشد. این الگوریتم به زبان پیتون و در یک فایل کمکی در محیط نرم افزاراجزای محدود آباکوس، نوشته و اجرا گردید. مدل تحلیلی بصورت استاتیکی توسط این نرم افزار آنالیز می گردد و رفتار مصالح نیز بصورت الاستیک در نظر گرفته شده است. روش اجزاء محدود یک روش نوین در تحلیل پل ها می باشد که آیین نامه آشتو (aashto ) نیز استفاده از این روش را مجاز و به جا دانسته است بارهای وارده شامل بارهای استاتیکی ثقلی و جانبی مطابق با آیین نامه بارگذاری پل های ایران در نظر گرفته شده اند و اثر دینامیکی بارهای جانبی بصورت ضریب تشدید منظور گردیده است. قیود بکار رفته در طراحی متشکل از قیود مقاومتی (کنترل تنش ها) و قیود سرویس دهی (کنترل خیز حداکثر تیر) می باشد که توسط یک تابع جریمه روی تابع هدف تاثیر داده می شود. الگوریتم pso یکی از روش های نوین بهینه سازی می باشد که اخیراً مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. پروسه طراحی pso با متغیر های طراحی گسسته، شامل یک ساختار باز برای تعیین قیود، تابع جریمه برای اعمال قیود طراحی و نیز قابلیت پذیرش حالت های مختلف بارگذاری می باشد. تیر ورق های جعبه ای به خاطر دارا بودن مشخصات هندسی و ایستایی مساعد، برای استفاده در دهانه های متوسط و بلند، بسیار مناسب می باشند. مهمترین برتری تیر ورق های جعبه ای نسبت به تیر ورق هایi شکل مقاومت پیچشی بسیار بالای آنها است که این مسئله ناشی از بالا بودن مقاومت پیچشی مقاطع بسته نسبت به مقاطع باز می باشد. هدف در این تحقیق، حداقل سازی وزن کل سازه می باشد که تحت قیود مقاومت و خدمت پذیری مصالح در قالب حدود مجاز تنش و تغییر مکان بر اساس آئین نامه های بارگذاری پلهای ایران و آشتو (aashto) به دو روش طراحی ضریب بار و مقاومت (lrfd ) و تنش مجاز (asd ) مورد بررسی قرار می گیرد. پل های با تیر جعبه ای فلزی مرکب در محل تقاطع بسیاری از بزرگرا ههای مدرن امروزی استفاده می شوند. استفاده از این گونه پل ها بتدریج بعلت اقتصادی بودن و زیبائی ظاهری متداول شده است. تیر ورق های جعبه ای به خاطر دارا بودن مشخصات هندسی و ایستایی مساعد، برای استفاده در دهانه های متوسط و بالاتر مناسب می باشند. مهمترین برتری تیر ورق های جعبه ای نسبت به تیر ورق های i شکل، مقاومت پیچشی بسیار بالای آنها است که این مسئله ناشی از بالا بودن مقاومت پیچشی مقاطع بسته نسبت به مقاطع باز می باشد. همچنین توزیع بار عرشه بین تیرورق های جعبه ای به مراتب یکنواخت تر از توزیع بار بین تیر ورق های iشکل انجام می پذیرد [3]. با در نظر گرفتن متغیرهای طراحی مربوط به ضخامت اعضاء، هندس? مقطع عرضی و توپولوژی تعداد سلول های تیر مرکب جعبه ای در امر بهینه سازی، تا حد زیادی امکان تطبیق سازه با مکان و مقدار بارها یا به بیان دیگر، توزیع مصالح متناسب با تلاش های داخلی سازه فراهم خواهد آمد. در تحقیق حاضر تعداد سلول های داخل تیر جعبه ای یا به عبارت دیگر بحث بهینه سازی مربوط به توپولوژی سخت کننده های طولی بعنوان ابزاری جهت هماهنگ ساختن بهتر سازه با بارهای وارده در نظر گرفته شده است. در این راستا نتایج طراحی بهینه با منظور کردن متغیرهای طراحی مربوط به ضخامت، اندازه و توپولوژی اعضاء بطور جداگانه، و ترکیب های دو تایی و کامل از این سه حالت، مقایسه شده است. در طراحی سازه ها موارد متعددی بعنوان تابع هدف در نظر گرفته می شود که معمولآ کمینه سازی وزن اسکلت سازه (حداکثر بهره گیری از مصالح)، افزایش ایمنی سازه، افزایش سرویس دهی و غیره مورد بررسی قرار می گیرد. در این تحقیق، هدف، حداقل سازی وزن کل سازه می باشد که تحت قیود مقاومت و خدمت پذیری مصالح مورد بررسی قرار می گیرد.