بهینه سازی قاب های بتن آرمه بر مبنای هزینه

در روش معمول طراحی سازه ها، طراح پس از انتخاب مصالح و مشخصات هندسی سازه، بر اساس تجربه قبلی ابعاد اولیه مقاطع را انتخاب نموده و در صورت ارضای محدودیت های هندسی، اجرایی و رفتاری سازه از نظر آیین نامه طرح مذکور را به عنوان طرح نهایی معرفی می نماید. این طرح لزوماً بهترین و اقتصادی ترین نمی باشد. در رویکرد دیگری که طراحی بهینه نامیده می شود می توان با در نظر گرفتن هزینه طرح، رعایت محدودیت ها و ملاحظه واقعیت های اجرایی به کاهش هزینه ها کمک نمود. به این منظور با در نظر گرفتن راه حل های ممکن و تشکیل تابع هدف، طرح بهینه به کمک یک الگوریتم مناسب در میان طرح های ممکن، جستجو و مشخص می گردد. در این پروژه پس از بررسی منابعی که تاکنون در زمینه بهینه سازی اعضا و قاب های بتن مسلح به تحقیق پرداخته اند، با معرفی دو روش جستجوی مستقیم و همچنین الگوریتم گروه ذرات به جستجوی طرح بهینه تعدادی از قاب های دوبعدی بتن مسلح پرداخته شده است. همچنین به منظور ارتقای عملکرد الگوریتم گروه ذرات، از ترکیب این روش با الگوریتم تبرید تدریجی استفاده شده است. متغیرهای مورد استفاده در این مطالعه به صورت گسسته انتخاب گردیده و جزئیات کامل طراحی اعم از تطابق ابعاد و آرماتورهای واقع در یک امتداد، طراحی برشی، ضوابط لاغری ستون ها، ضوابط شکل پذیری معمولی و متوسط و قیود آئین نامه ای و اجرایی نیز در طرح سازه مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه، مدل سازی و انجام محاسبات طراحی سازه بر اساس جدیدترین ویرایش موجود از آیین نامه بتن آمریکا (aci 318m-08) صورت گرفته است. با توجه نتایج به دست آمده در اثر رعایت ضوابط قاب خمشی معمولی و متوسط و تعبیه آرماتور فشاری در تیرها نسبت آرماتور کششی مورد نیاز تا مقدار 0.7 درصد کاهش یافته است. همچنین نسبت عمق به عرض بهینه مقاطع تیرها با در نظر گرفتن جزئیات طراحی به مقادیر بین 2 الی 2.7 محدود شده است.