منطقه مروست یکی از مناطق مهم کشاورزی است که در جنوب استان یزد قرار دارد. نرخ بالای پمپاژ از آبخوان مروست در سالهای گذشته منجر به کاهش سطح تراز آب زیرزمینی در این دشت شده است. لذا مدیریت صحیح آب زیرزمینی آبخوان مروست به کمک مدلسازی جریان آب زیرزمینی امری ضروری است. بدین منظور در این رساله، مدل آب زیرزمینی منطقه مروست با استفاده از ترکیب مدل عددی gms و مدل شبکه های عصبی مصنوعی ایجاد گردید. اشکال اساسی مدلهای عددی در شبیه سازی آب زیرزمینی، نیاز عمومی آنها به داده هایی همچون ضرایب هیدرودینامیکی و مراحل طولانی و پیچیده کالیبراسیون آنها می باشد، درحالیکه شبکه های عصبی مصنوعی راه حلهای ساده و در عین حال دقیقی را برای چنین مسائلی ارائه می نمایند. با توجه به اینکه ساخت مدل شبکه عصبی مصنوعی نیازمند تعداد کافی آمار و داده های ورودی و خروجی جهت استفاده در آموزش و آزمایش شبکه است و با توجه به محدودیت داده ها و عدم وجود آمار مربوط به برداشت ماهانه چاههای بهره برداری در سالهای متوالی در دشت مروست، ابتدا از یک مدل عددی یعنی gms جهت شبیه سازی آب زیرزمینی استفاده کرده و سپس از این مدل عددی کالیبره شده جهت تولید صدها مجموعه داده برای آموزش مدل شبکه عصبی استفاده گردید. نحوه کار بدین ترتیب بود که ابتدا مدل gms با استفاده از آمار سال 74-73 کالیبره و با استفاده از آمار سال 82-81 صحت سنجی گردید. سپس آمار مجهول بین سالهای مذکور با استفاده از 84 بار اجرای مدل gms بصورت ماهانه ایجاد شد و برای ساخت مدل شبکه عصبی مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار مطلب، مدل شبکه عصبی برای پیش بینی سطح آب هریک از چاههای پیزومتر دشت مروست بصورت مجزا ایجاد و سپس با استفاده از مدل مذکور، سطح آب پیزومترهای دشت تحت مقادیر مختلف برداشت آب از سفره پیش بینی گردید. در پایان نیز مقدار حداکثر برداشت با درنظر گرفتن مقداری افت مجاز در سطح آب پیزومترها تعیین شد.

یکی از روش هایی که در سال های اخیر پا به عرصه بهینه سازی گذاشته است، روش بهینه سازی الگوریتم رقابت استعماری می باشد. این الگوریتم که اولین بار توسط آتش پز گرگری در سال 2007 ارائه شده است، در حل بسیاری از مسائل بهینه سازی قابلیت خود را اثبات کرده و نتایج خوبی ارائه کرده است. در این تحقیق به منظور بررسی عملکرد الگوریتم فوق در بخش سازه ها، ابتدا چندین مثال سازه ای با روش فوق تجزیه و تحلیل شده است. در اکثر مسائل تک هدفه مهندسی معمولا تابع وزن به عنوان هدف مسئله در نظر گرفته می‏شود. در این تحقیق نیز مسائل سازه‏ای تک هدفه با در نظر گرفتن وزن سازه به عنوان تابع هدف بهینه شده‏اند. در ادامه این روش، به منظور حل مسائل بهینه سازی چندهدفه ارتقا یافته است. به منظور تجزیه و تحلیل عملکرد الگوریتم جدید بهینه سازی چندهدفه با روش های دیگر، ابتدا مثال‏های مرجع عددی از تحقیقات مختلف انتخاب شده است. برای این منظور سه معیار اصلی برای بررسی عملکرد یک الگوریتم بهینه سازی چندهدفه در نظر گرفته شده و نتایج حاصله برای مثال های مرجع، با استفاده از الگوریتم پیشنهادی و الگوریتم های مختلف مقایسه شده است. در هر سه معیار نتایج بسیار قابل‏قبولی با استفاده از الگوریتم پیشنهادی به دست آمده است. همگرایی مطلوب به مرز بهینه مورد نظر و توزیع یکنواخت جواب های به دست آمده، که از ویژگی‏های یک الگوریتم بهینه سازی چندهدفه کارا می‏باشد، نشان از مطلوب بودن الگوریتم فوق می دهد. برای نشان دادن قابلیت الگوریتم فوق در حل مسائل مهندسی، چندین مثال خرپا، قاب و تیرهای فولادی با این روش بهینه شده‏اند. در همه مسائل سازه‏ای چندهدفه فوق، تابع هدف اول با توجه به اهمیت هزینه‏های سازه‏‏ها، وزن سازه در نظر گرفته شده است. توابع هدف دیگر نیز جابجایی ماکزیمم سازه، تعداد گروه‏بندی و یا تنش اعضا لحاظ شده است. مقایسه نتایج به دست آمده با مراجع مختلف، نشان‏دهنده کارایی روش پیشنهادی در حوزه مسائل مهندسی می باشد.

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.

مدل سازی فرآیند بارش- رواناب و پیش بینی دبی رودخانه یک اقدام مهم در مدیریت و مهار سیلاب ها، طراحی سازه های آبی در حوضه های آبخیز و مدیریت خشکسالی است. به علت تغییرهای زیاد مکانی، ویژگی های هیدرولوژیکی حوضه های آبخیز و الگوهای بارش، وهمچنین تعداد زیاد متغیرهای فیزیکی دخیل در فرآیند بارش- رواناب، این پدیده یکی از پیچیده ترین فرآیندهای هیدرولوژیکی به شمار می آید. به طوری که از دیرباز پژوهشگران به منظور مدل سازی این فرآیند از مدل های مختلفی استفاده کرده اند. در دو دهه اخیر پژوهشگران برای شبیه سازی فرآیند بارش رواناب به روش های شبیه سازی هوش مصنوعی از جمله منطق فازی و شبکه عصبی، روی آورده اند. مدل منطق فازی در مورد فرآیند بارش- رواناب که تعریف دقیق و درک خاصی از آن وجود ندارد، بسیار موثر عمل می کند. خصوصیت ویژه این مدل که آن را نسبت به سایر روش ها متمایز می کند، توانمندی و انعطاف پذیر بودن آن برای مدل سازی عدم قطعیت های موجود در فرآیندهای هیدرولوژیکی و از جمله فرآیند بارش- رواناب و بیان عبارت های زبانی برگرفته از تجربه و دانش بشر در قالب روابط ریاضی به شمار می آید. جهت ساخت مدل های فازی باید پارامترهای توابع عضویت و قانون های فازی که متغیرهای ورودی و خروجی را به هم نسبت می دهند، تعیین شوند. تعیین این پارامترها یا به وسیله دانش متخصص و یا به وسیله تلفیق روش فازی با روش های دیگر مانند شبکه عصبی مصنوعی، خوشه بندی و الگوریتم های بهینه سازی صورت می گیرد. در این تحقیق مدل بارش- رواناب حوضه سد زاینده رود واقع در استان اصفهان ساخته شده است. جهت مدل سازی از داده های آماری روزانه ایستگاه هیدرومتری اسکندری و ایستگاه کلیماتولوژی قلعه شاهرخ به مدت 30 سال استفاده شده و برای تعیین بهترین حالت ورودی، با توجه به داده های موجود، 12 حالت ورودی مختلف در نظر گرفته شده است. جهت ساخت مدل ها 75 درصد داده ها به مرحله آموزش مدل و مابقی آنها به مرحله آزمایش مدل اختصاص داده شده است. همچنین جهت ساخت مدل های بارش- رواناب ازچهار روش مختلف شامل روش فازی عصبی (با دو حالت جداسازی خوشه ای و جداسازی شبکه ای)، خوشه بندی فازی (برای مدل های نوع سوگنو و ممدانی)، سیستم استنتاج فازی نوع ممدانی و تلفیق سیستم فازی نوع ممدانی و الگوریتم ژنتیک، استفاده شده است. در تمامی این روش ها پارامترهای مدل بهینه به گونه ای انتخاب شده اند که خطای مدل به حداقل برسد. در پایان نتایج به دست آمده از روش های مختلف با استفاده از معیارهای آماری با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که تا زمانی که دبی روزهای قبل در ساختار ورودی مدل وارد نشود، مدل نتایج خوبی را ارئه نمی دهد. همچنین از بین روش های استفاده شده جهت ساخت مدل ها، مدل فازی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک بهترین نتایج و مدل فازی نوع ممدانی که برای تعیین پارامترهای آن از هیچ روش بهینه سازی استفاده نشده است، بدترین نتایج را به همراه داشتند.

در بهینه سازی توپولوژی، توزیع حجم محدودی از مصالح سازه ای در فضایی مشخص به گونه ای بدست می آید که اهداف طرح به بهترین شکل برآورده گردد. بهینه سازی توپولوژی برای سازه های پیوسته، یافتن طرح های بهینه به وسیله تعیین بهترین مکان و موقعیت المانها در دامنه طراحی است. بهینه سازی توپولوژی سازه ها به روش تکاملی (eso) و نسخه ی بهبودیافته ی آن بنام بهینه سازی تکاملی دو جهته سازه ها (beso) بصورت وسیع و موفقیت آمیزی برای توزیع بهینه ی مواد در سازه های پیوسته بکار برده شده است. روش تکاملی بر اساس یک اصل و مفهوم ساده بنا نهاده شده است که به کمک حذف تدریجی مواد ناکارآمد از سازه ها می توان آنها را به مدل بهینه نزدیک کرد. با این حال، معمولاً این روشها در فرآیند رسیدن به حل بهینه با برخی ناپایداری های عددی از جمله تشکیل الگوی شطرنجی و مشکلات وابستگی به مش مواجه می شوند. الگوی شطرنجی به پدیده ای از المانهای توپر و توخالی متناوب که شبیه به صفحه شطرنج شکل یافته اند، گفته می شود. اصطلاح وابستگی به مش به مسأله ی بدست آوردن توپولوژی های مختلف با استفاده از مش بندی های مختلف المان محدود اشاره دارد. در این تحقیق رویکردهای متعددی برای حذف ناپایداری های عددی ارائه شده و مزایا و معایب هر یک مشخص شده است. همچنین یک طرح فاکتور انتگرال کانوولوشن معرفی شده که به عنوان یک طرح هموارسازی روی الگوریتم روش تکاملی پیاده می شود. نتایج نشان می دهند که این رویکرد به طور موثر و کارا بر ناپایداری های عددی غلبه می کند و همچنین باعث افزایش سرعت الگوریتم و دقت حلهای با اندازه مش متفاوت می شود. همچنین، برای مقایسه طرحهای با اندازه مش متفاوت برای یک نوع مسأله، یک معیار عددی تعریف شده است که بتوان طرحها را علاوه بر کیفیت ظاهری، از نظر کمّی هم مقایسه کرد. در ادامه ی تحقیق، بهینه سازی توپولوژی به روش تکاملی برای مسائلی از قبیل مسأله ی کمینه کردن حجم سازه در معرض قید تنش و مسائل در معرض بارگذاری های متعدد توسعه یافته است.

آتش سوزی پدیده ایست که هر سازه در طول عمر مفید خود ممکن است آن را تجربه نماید. با گسترش شهرسازی های مدرن، پتانسیل خطرات ناشی از آتش سوزی و احتمال وقوع آن ها در سازه نیز گسترش یافته است. اگرچه با توجه به ضعف فولاد در برابر حرارت های بالا، آتش سوزی و حرارت در سازه های فولادی بسیار مهم تر از سازه های بتنی است لیکن اثرات آتش در سازه های بتنی نیز قابل ملاحظه است؛ لذا ساخت سازه های بتنی مقاوم در برابر آتش و کاهش اثرات ناشی از افزایش حرارت بر سازه های بتنی نیز از ارزش بالایی برخوردار است. یقیناً اولین گام در راستای کاهش خسارات ناشی از آتش بر یک سازه بتنی، رفتار سنجی آن سازه در برابر افزایش حرارت می باشد. با توجه به این مهم و از آنجاییکه ستون ها پایه های اصلی هر سازه هستند در این تحقیق رفتار ستون-های بتنی تحت حرارت آتش استاندارد مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور انجام این مطالعه با استفاده از نرم افزار اجزا محدود abaqus مدل اجزا محدود چندین ستون بتنی در حالات و شرایط قرارگیری مختلف، ساخته شده و اثرات گسترش آتش استاندارد بر آن ها بررسی شده است. با بررسی نتایج حاصل از این تحلیل زمان دوام هر یک از این ستون ها و همچنین میزان افت مقاومت و باربری آن ها با افزایش حرارت مشخص شده است. بر اساس بررسی انجام شده در این تحقیق می توان اینطور نتیجه گیری نمود که سختی ستون از جمله مهمترین ویژگی های ستون در حرارت های بالاست. ستون هایی که سطح مقطع بالاتری دارند نسبت به ستون های لاغرتر سطوح دمایی بالاتری را تحمل می نمایند و زمان دوام بالاتری دارند. علاوه بر این، پوشش ستون نیز تاثیر قابل ملاحظه ای در کاهش اثرات نامطلوب ناشی از افزایش حرارت (کاهش سطح باربری و افزایش تغییرمکان ستون و کاهش زمان دوام) دارد. خروج از محوریت بار نیز موجب تشدید اثر افزایش حرارت بر ستون ها می شود. مقایسه نتایج حاصله با توصیه های ارائه شده در مبحث 9 مقررات ملی در خصوص زمان دوام ستون های بتنی نشان دهنده-ی هم سویی نتایج حاصله می باشد. با این توضیح که نتایج ارائه شده در این تحقیق با توجه به حجم بالای مدل های مورد بررسی جزیی نگری بیشتری داشته و تاثیر موارد متعددی را لحاظ نموده است.

خرپاها یکی از سازه های متداول در مهندسی سازه هستند. با پیشرفت تکنولوژی و کاهش منابع و همچنین به علت کاربرد گسترده خرپاها در صنعت ساختمان، بهینه سازی خرپاها از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است. بهینه سازی خرپا انواع مختلفی دارد که شامل بهینه سازی اندازه، بهینه سازی شکل، بهینه سازی توپولوژی و بهینه سازی همزمان اندازه، شکل و توپولوژی هستند. در این بین بهینه سازی همزمان اندازه، شکل و توپولوژی خرپا می تواند تاثیر خیلی بیشتری در صرفه جویی مصالح داشته باشد. در چند دهه ی اخیر الگوریتم های جستجوی تصادفی که الهام گرفته از طبیعت می باشند، در بسیاری از مسائل بهینه سازی خرپاها به کار رفته است. یکی از جدیدترین الگوریتم های تصادفی، الگوریتم گروه ذرات می باشد که سرعت همگرایی بالایی را در بهینه سازی بسیاری از مسائل مهندسی نشان داده است. نسخه های اولیه الگوریتم گروه ذرات برای متغیرهای پیوسته طراحی شده اند. در این تحقیق با ارائه ی مدل بهبود یافته ای از الگوریتم گسسته گروه ذرات، به بهینه سازی همزمان اندازه، شکل و توپولوژی خرپا می پردازد در این راستا برای افزایش سرعت همگرایی از تکنیک وزن اینرسی تطابقی ارائه شده توسط نیک آبادی و همکاران در سال 2011 و جهت افزایش احتمال رسیدن به جواب بهینه کلی، از ذرات گربه ماهی پیشنهادی توسط چانگ و همکاران در الگوریتم گروه ذرات استفاده شده است. برای بررسی کارآیی الگوریتم، بهینه سازی چیدمان دو خرپای دو بعدی و یک خرپای سه بعدی انجام گردیده است. نتایج این مسائل نمونه نشان می دهند که اصلاحات انجام شده در الگوریتم مفید بوده و روش پیشنهادی می تواند به عنوان روشی توانمند جهت بهینه سازی پیکربندی سازه های خرپایی به کار رود.

قابلیت اعتماد، موضوعی با اهمیت در طراحی مهندسین می باشد. به طور کلی جهت تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها، نیاز به تخمین احتمال خرابی ناشی از عدم قطعیت پارامترها، امری ضروری است. در همین راستا، در طول دهه های اخیر تلاش های بسیاری برای یافتن روش هایی کارا و موثر، جهت تحلیل قابلیت اعتماد سازه ها بر اساس طبیعت آماری متغیرهای طراحی، انجام شده است. با این حال، معمولاً روش های به کار رفته در فرآیند رسیدن به تخمین خرابی با برخی از مشکلات از قبیل نیاز به تحلیل المان محدود جهت تخمین احتمال خرابی توابعی که به فرم ریاضی وجود ندارند، همگرایی کند بعضی از روش ها در صورت انتخاب نادرست توابع، هزینه ی زمانی زیاد به دلیل ایجاد نمونه های زیاد جهت انجام محاسبات و ارزیابی خرابی، وجود خطای محاسباتی و انتخاب نادرست نمونه ها، مواجه می شوند. در این تحقیق به بررسی روش هایی تحت عنوان روش های نمونه برداری معمولی و پیشرفته ی مونت کارلو جهت نمونه برداری داده ها پرداخته و مزایا و معایب آن ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین بر اساس روشی ترکیبی از روش های نمونه برداری با روش کوچک ترین مربعات دستگاه بردارهای پشتیبان به عنوان روشی نوین در زمینه ی قابلیت اعتماد سازه ها، مشکلات اصلی روش های پیشین قابل حل می باشد. با ارائه ی سازه های مختلف و با درجات آزادی و تعداد متغیرهای متفاوت، کارایی روش های پیشنهادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه ی نتایج به دست آمده با دیگر روش های به کار رفته در ارزیابی خرابی سازه ها نشان می دهد که روش های پیشنهادی علاوه بر کاهش قابل توجه زمان قادر به تخمین با دقتی از ایمنی سازه ها می باشند. اصول استفاده از روش های پیشنهادی بدین صورت است که با استفاده از داده های آموزشی، مدل مربوطه را ایجاد نموده و در نهایت بر اساس روش شبیه سازی معمولی و یا پیشرفته میزان احتمال خرابی تخمین زده می-شود.

در طراحی بهینه ی قاب های فولادی عوامل متعددی در قیمت تمام شده ی سازه موثر می باشند. در اکثر تحقیقاتی که در زمینه ی بهینه سازی قاب های فولادی انجام شده است وزن سازه به عنوان تابعی از سطح مقطع اعضاء در قاب های خمشی و سطح مقطع اعضا و محل مهاربند ها در قاب های مهاربندی در نظر گرفته اند که می بایست ضوابط آئین نامه ای و اجرایی مورد نظر طراح را رعایت نمایند. به منظور بهینه سازی قاب های فولادی بسیاری از محققین از الگوریتم های فراکاوشی استفاده می نمایند که هریک از این الگوریتم ها با مکانیزم های خاص خود به بهینه سازی تابع هدف در قاب های فولادی (وزن) پرداخته اند ونتایج نهایی به دست آمده از هر یک از این الگوریتم ها را با یکدیگر مقایسه نموده اند. در این تحقیق با استفاده از سه مدل الگوریتم فاخته به بهینه سازی قاب های فولادی پرداخته شده است و بر اساس نتایج به دست آمده الگوریتم cs به عنوان کاراترین الگوریتم فاخته برای مثال های در نظر گرفته شده انتخاب گردیده است. همچنین با مقایسه ی نتایج بهینه ی به دست آمده بر اساس آئین نامه های حالت حدی و تنش مجاز، مشخص گردید که استفاده از روش حالت حدی سبب دستیابی به سازه هایی سبکتر می گردد. در غالب تحقیقات انجام شده برای بهینه سازی قاب های مهاربندی به دلیل تاثیر محل مهاربندها در نتیجه ی نهایی، بهینه سازی این مدل از قاب ها به صورت بهینه سازی هم زمان پیکربندی و اندازه صورت می گیرد که این نحوه ی بهینه سازی سبب اتلاف زمان زیادی برای بهینه سازی قاب می گردد. در این پژوهش با معرفی یک تابع هدف جدید(حداقل سازی نیروهای ایجاد شده در ستون ها) بهینه سازی های پیکربندی و اندازه از یکدیگر جدا گردیده اند و نهایتاً با این روش از تعداد تحلیل های لازم برای رسیدن به جواب کاسته شده است. همچنین مقایسه ی نتایج به دست آمده در بخش های مختلف این پژوهش نشان می دهد که وزن بهینه ی قاب های خمشی از وزن قاب های مشابه با سیستم دوگانه تا 15 درصد سنگین تر است.

در این پایان نامه با استفاده از بهینه سازی توپولوژی مدل خرپایی اعضای بتن مسلح به دست آورده شده است. به این منظور از یکی از زیر مجموعه های روش پخش مواد، simp استفاده شد که برای رسیدن به مدل خرپایی مناسب سایر پارامترهای درگیر در این مسئله مثل پارامتر جریمه، شعاع فیلترینگ و کسر حجمی مورد بررسی قرار گرفت. فرآیند بهینه سازی تعریف شده در این جا به طور خودکار به دنبال کمینه کردن انرژی الگوهای باری که بار خارجی را به تکیه گاه ها منتقل می کند، می باشد و سازه ای با بیشینه سختی و حجم مصالح مصرفی مقید شده به دست می آورد. برای به دست آوردن مدل خرپایی تحت انواع بارگذاری مسئله ی بهینه سازی توپولوژی تحت بار وزن و بارگذاری چندگانه نیز مطرح و حل شد، که برای حذف چگالی های بینابین در مسائل تحت بار وزن رویکرد جدیدی اتخاذ گردید. نتایج نشان می دهد مدل های به دست آمده، مدل هایی کارا و مناسب می باشد.

دوام و عملکرد صحیح پل ها در طول عمرشان حائز اهمیت است و بهینه سازی آن ها از بعد اقتصادی قابل توجه است. با توجه به گستره کاربرد سازه های خرپایی در پل ها، توجه به روش های بهینه سازی موثر امری ضروری است. با استفاده از نظریه قابلیت اعتماد در این سازه ها می توان به هدف هایی چون کمینه کردن وزن، بهبود شکل و هندسه سازه با در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترها دست یافت. با استفاده از روش های قابلیت اعتماد طراحی بهترین سازه با کمترین هزینه و بیش ترین اعتماد برای پل های خرپایی امکان پذیر می باشد. هدف این تحقیق ارائه ی روش جدیدی در زمینه طراحی بهینه پل های خرپایی بر اساس نظریه قابلیت اعتماد می باشد. بدین منظور با توجه به مفاهیم قابلیت اعتماد و روش های تحلیل قابلیت اعتماد، به بررسی روش های بهینه سازی و طراحی مبتنی بر قابلیت اعتماد در پل های خرپایی پرداخته شده است. با استفاده از روش جدید ارائه شده در این تحقیق، طراحی بهینه چندین پل خرپایی مبتنی بر نظریه قابلیت اعتماد مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج آن ها با سایر تحقیقات مشابه مورد مقایسه قرار گرفته است. که در نهایت نتایج نشان دهنده کارآمدی روش ارائه شده در این زمینه می باشد و هم چنین نسبت به سایر تحقیقات مشابه نتایج بهتری را ارائه داده است.

مصالح بنایی از قدیمی ترین مصالح در ساخت بناست. با ظهور فولاد و بتن در قرن بیستم به عنوان مصالح کلیدی توجه کمتری به مصالح بنایی می شود. این امر موجب می¬شود که مهندسان سازه، دانش کمتری در مورد مصالح سنتی و بنایی داشته باشند. تغییر شکل زمانمند ساختمان های بنایی، یکی از جنبه های مهم رفتار مصالح است که می بایست در ارزیابی ایمنی و پایداری بناهای تاریخی لحاظ گردد. این تغییر شکل ها می تواند منجر به شکست غیر منتطره سازه شود. به دلیل مقاومت کم مصالح بنایی و وزن مردۀ زیاد بناهای تاریخی، تحت سطح باری قرار می گیرند که نسبت به مقاومت فشاری مواد شاکله در سطح بالایی قرار دارند. محققان بسیاری رفتار خزشی در بتن را مطاله کرده اند در صورتی که کمتر به رفتار بلند مدت مصالح بنایی پرداخته شده است. پس از فروریختن برج ساعت سیویک و تلاش ها برای پیدا کردن علت خرابی، توجه موسسات تحقیقاتی به مسأله خزش و رفتار زمانمند مصالح بنایی معطوف شد. پس از این واقعه، آزمایش های جامعی با تمرکز بر رفتار خزشی مصالح بنایی به جا مانده از ویرانه ها صورت گرفت. برای توصیف رفتار آنی و رفتار زمانمند مواد از مدل های رئولوژیکی استفاده می شود. مدلهای رئولوژیکی شامل فنرها و میراگرهایی هستند که می توانند رفتار زمانمند موادی همچون بتن و مصالح بنایی به عنوان مواد ویسکوالاستیک را بیان کنند. مدل های رئولوژیکی متعددی به منظور مدل سازی رفتار زمانمند این مواد ارائه شده اند. در این تحقیق با به کارگیری این مدل ها و پیاده کردن آنها در نرم افزار اجزاء محدود آباکوس به بررسی رفتار زمانمند مصالح بنایی پرداخته شد. سپس با رویکرد مدل سازی پیوسته و اعمال مدل برگرز به عنوان مدل توانمد در شبیه سازی خزش، اثرات خزش در یک منارۀ تاریخی بنایی مشاهده شد. پدیده خزش در بناهای بلند و سنگین موجب باز توزیع تنش در طول زمان شد. این بازتوزیع در نواحی بحرانی و با گذشت زمان باعث افزایش تنش و به دنبال آن شروع و گسترش خرابی ویسکوز شد.

در این پژوهش ابتدا معادلات تعادل براساس تئوری های کلاسیک ، تغییر شکل برشی مرتبه اول و تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم ورق ها استخراج گردیده و با روش تحلیلی لوی موضوع کمانش الاستیک ورق های چندلایه کامپوزیتی بررسی می شود و نتایج عددی برای بارگذاری های مختلف ارایه و با نتایج حاصل از روش ناویر و نیز نتایج ثبت شده در سایر مقالات مقایسه خواهد شد. سپس به کمک این روش و با شبیه سازی لایه های پانل سه بعدی با مصالح ایزوتروپیک رفتار سازه ای پانل های ساندویچی پیش ساخته تحت بار به صورت تحلیلی مورد مطالعه قرارگرفته و نتایج تحقیق به صورت بررسی پارامترهای موثر در کمانش پانل های ساندویچی بتنی سبک ارائه میگردد.

بهینه سازی توپولوژی بر اساس قابلیت اعتماد، ادغام تحلیل قابلیت اعتماد در مسائل بهینه سازی توپولوژی می باشد. به دلیل عدم قطعیت های ذاتی، نمونه های اولیه و محصولات تولید شده ممکن است عملکردهای مورد نیاز ضروری را ارضا نکنند. برای کم کردن امکان تنزل عملکرد در فرآیند تولید، این عدم قطعیت ها باید در طول فرآیند بهینه سازی توپولوژی درنظر گرفته شوند. در این پایان نامه، بهینه سازی توپولوژی براساس قابلیت اعتماد با فرض تصادفی بودن پارامترهای هندسه، بارگذاری و مدول یانگ برای سازه های پیوسته ی تحت بارهای استاتیکی، با استفاده از روش ریز ساختارهای ایزوتروپیک جامد با جریمه برای بهینه سازی توپولوژی و روش های قابلیت اعتماد مرتبه اول و دوم به منظور تحلیل قابلیت اعتماد، انجام شد و مشخص شد که بهینه سازی توپولوژی براساس قابلیت اعتماد نسبت به بهینه سازی توپولوژی قطعی، سازه های قابل اعتمادتری اما با مقدار نرمی بیشتر نتیجه می دهند.

در این پایان نامه بهینه سازی شکل، اندازه و توپولوژی سازه های خرپایی انجام شده است؛ در روند بهینه سازی خرپا پارامترهای دینامیکی و پاسخ سازه خرپایی تحت بارهای دینامیکی مورد توجه بوده و از قیود فرکانس طبیعی و قیود پاسخ دینامیکی در بهینه سازی خرپا استفاده شده است. با توجه به پیچیدگی و غیرخطی بودن مسائل تحلیل دینامیکی سازه، استفاده از روش های معمول ریاضی برای حل مسائل بهینه سازی با قیود دینامیکی امکان پذیر نیست و این روش ها کارآیی چندانی نخواهد داشت؛ از این رو در این پایان نامه الگوریتم بهینه سازی فاخته و الگوریتم جستجوی فاخته برای حل مسائل بهینه سازی خرپا بکار گرفته شده است. نتایج عددی در دو حالت قیود فرکانس طبیعی و قیود پاسخ دینامیکی سازه ارائه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که الگوریتم فاخته نسبت به سایر روش های استفاده شده کاراتر بوده و باعث بهتر شدن جواب مسائل بهینه سازی شده است. بکارگیری بهینه سازی شکل در کنار بهینه سازی اندازه باعث افزایش متغیرهای طراحی شده و شکل سازه در روند بهینه سازی دائماً در حال تغییر است؛ از این رو باعث بهبود جواب مسئله بهینه¬سازی شده است. در نظر گرفتن بهینه سازی توپولوژی در کنار بهینه سازی شکل و اندازه در بهینه سازی سازه خرپایی موثر بوده و با حذف اعضای سازه در روند بهینه سازی توپولوژی، مطلوب ترین جواب برای مسئله بهینه سازی خرپا حاصل شده است.