Learning from Ant Society in Optimizing Concrete Retaining Walls

يادگيري از جامعه مورچگان در بهينه‌سازي ديوارهاي حائل بتني

در مقاله حاضر، چگونگي يادگيري درس­هايي از جامعه مورچگان براي بهينه­ سازي مسائل مهندسي ارائه شده است و به عنوان يك مثال براي چنين مسائلي، ديوار حائل بتن مسلح در نظر گرقته شده است كه از نظر هزينه ­ها مي­ تواند بهينه­ سازي شود. روش طراحي سنتي براي ديوار حائل بتن مسلح، تنها با استفاده از روش سعي و خطا قادر به طراحي بهينه است. اين مقاله، به معرفي يك روش بر مبناي يادگيري از مورچه ­ها پرداخته شده است كه اساساً يك روش جستجو براي مسائل بهينه سازي تركيبي است و داراي پيچيدگي­ هاي خاص است. اين روش براساس مدل سازي ويژگي­هاي گروهي مورچه­ ها و بالاخص ويژگي غذايابي آنها مي ­باشد. اين روش مي­ تواند ديوارهاي بتن مسلح را با توجه به دارا بودن قابليت جستجو و استخراج جواب به صورت مؤثر از فضاي جستجو، بهينه ­سازي كند. اساس تحليل در اين مقاله، تعيين كمترين وزن و كمترين هزينه براي طراحي ديوار حائل بتن مسلح است به طوري كه در اين طراحي، نيروي جانبي كل ناشي از فشار خاك پشت ديوار محاسبه شده و ملاحظات ظرفيت باربري، نشست، پايداري، و اصول طراحي سازه­هاي بتن مسلح در نظر گرفته شده است. نتايج بدست آمده، گوياي اين مطلب مي باشد كه روش بهينه سازي بر اساس جامعه مورچگان مي تواند مهندسين را در جهت به دست آوردن حداقل هزينه ساخت ديوارهاي حائل به طور مؤثر آموزش دهد

In the present paper, lessons are learnt from ant society so that humankind can optimize his engineering issues. As an example of such issues, a reinforced concrete retaining wall for which the application of optimization can reduce the costs involved is considered. Traditional design procedure for reinforced concrete retaining walls is unable to design an optimized wall unless a large trial effort is undertaken. This paper introduces a learning procedure from ants, which is a general search technique for the solution of difficult combinatorial problems with its theoretical roots based on the foraging behavior of ants. This methodology arrives at an optimal design for concrete retaining walls due to its capability to explore and exploit the solution space effectively. The basis of analysis in this paper is to determine the minimum weight and costs in the design of concrete retaining walls following a computation of lateral total thrust on the wall due to backfill pressures, bearing capacity consideration, settlement analysis, stability analysis, and application of design of reinforced concrete principles. The results clearly indicate that ant colony can educate engineers comprehensively to reach a minimum cost justified retaining wall through an optimization approach.