طراحی بهینه براساس عملکرد قاب های خمشی فولادی کوتاه مرتبه با استفاده از الگوریتم ارتعاش ذرات اصلاح شده

در علم مهندسی سازه و زلزله، با مطرح شدن طراحی لرزه ای براساس عملکرد، بسیاری از پژوهشگران تحقیقات خود را در این زمینه متمرکز کرده اند. هدف از این نوع طراحی، قادر ساختن مهندسان به طراحی سازه هایی است که عملکردشان قابل پیش بینی باشد. یک نوع خاص نامنظمی در سازه، پس نشستگی آن در ارتفاع می باشد که تاثیر قابل ملاحظه ای بر عملکرد سازه دارد و موضوعی است که همواره مورد بررسی پژوهشگران قرار می گیرد. در این مقاله، به طراحی بهینه مبتنی بر عملکرد دو مثال قاب خمشی فولادی سه طبقه پرداخته شده است. در هر دو مثال، قاب های فولادی در دو گام مستقل، با الگوی بارگذاری جانبی براساس شکل مود اول مورد تحلیل واقع شده اند. در صورت رضایت بخش بودن نتایج حاصل از تحلیل در گام اول، قاب ها در گام دوم نیز تحلیل شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. از آنجایی که رایج ترین روش تحلیل برای ارزیابی عملکرد لرزه ای، روش تحلیل استاتیکی غیرخطی می باشد، این روش با استفاده از نرم افزار OpenSees به عنوان روش تحلیل قاب ها درنظر گرفته شده است. پروسه بهینه سازی در این مطالعه، با استفاده از دو الگوریتم فراابتکاری EVPS و ECBO انجام شده است. قیود مسئله معیارهای پذیرش قاب خمشی فولادی طبق آیین نامه FEMA ۳۵۶، دریفت طبقات، ضریب لاغری ستون ها و ضوابط طراحی اتصالات تیر و ستون می باشند. نتایج نشان می دهد که بهترین پاسخ بهینه توسط الگوریتم EVPS یافته شده است و الگوریتم EVPS عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم ECBO داشته است. نسبت دوران پلاستیک مفاصل تشکیل شده در المان ها به مقادیر مجاز آن ها برای بهترین پاسخ کمتر از یک می باشد که نشان می دهد این مفاصل در محدوده تعریف شده مجاز برای هر سطح عملکرد قرار گرفته اند.

کلیدواژه ها:

طراحی مبتنی بر عملکرد ، بهینه سازی ، الگوریتم های فراابتکاری ، تحلیل استاتیکی غیرخطی ، قاب خمشی فولادی دو بعدی ، پس نشستگی در ارتفاع