طراحي بهينه سازه‌ فولادي دياگريد در ساختمان‌ بلند

Optimal design of diagrid steel structure in high building

سازة دياگريد المان‌هاي قطري است كه همزمان نقش باربري بارهاي افقي و قائم را بر عهده دارند. در سازة داياگريد، بارهاي وارده برخلاف اكثرسيستم هاي متداول ساختمان هاي بلند مرتبه كه توسط مكانيسم هاي برشي و خمشي انتقال مي يابند، به دليل پيكره ­بندي مثلثي آنها و حذف ستون هاي قائم از مكانيسم انتقال بار محوري برخوردار بوده و به عبارت ديگر عملكردي خرپايي دارند. سيستم داياگريد براي كارائي و زيبايي معماري و سازه ­اي گسترش داده شده است. سازه­ هاي دياگريد به­ عنوان يك سيستم سازه ­اي در ساختمان­ هاي بلند از نظر عملكرد، بهبود يافته‌ي سيستم سازه ­هاي قابي و لوله ­اي مي ­باشد كه با كاهش چشم­گير لنگي برش، وزن سازه را به­ شدت كاهش مي­ دهد. هدف از اين تحقيق، بهينه ­يابي سازه ­هاي شبكه قطري براي كمينه­ سازي وزن سازه، تعيين تعداد تقسيمات افقي و عمودي مي­ باشد. افزونه‌ي برنامه­ نويسي گرافيكي گرس­ هاپر بر روي نرم ­افزار راينو، با پارامتريك كردن برنامه‌ي نوشته شده امكان بهينه ­سازي الگوريتميك را فراهم مي­ سازد. بهينه ­يابي در برنامه‌ي نوشته شده توسط الگوريتم ژنتيك از طريق پلاگين گالاپاگوس بر اساس نتايج خروجي از موتور تحليل سازه‌ پلاگين كارامبا انجام مي­ شود. نتايج شبيه سازي حاكي از آنست كه براي سازه‌ي شبكه قطري 40 طبقه با مساحت 900 مترمربع هر طبقه، بهينه‌ترين حالت با تعداد تقسيمات افقي و عمودي 8 و 26 و زاويه 64 با محور افقي، 21508 تن وزن كل سازه خواهد داشت.

Diagrid structure is diagonal elements that simultaneously carry the load of horizontal and vertical loads. In diagrid structures, unlike most common systems of high-rise buildings in which incoming loads are transmitted through shear and flexural mechanisms, the diagrid structures, due to their triangular configuration and removal of vertical columns, have a central load transfer mechanism, in other words, they have truss performance. Diagrid structures are developed for effectiveness and beauty of architecture and structure.Diagrid structures as a structural system in high-rise buildings in terms of performance, is an improved system of frame and pipe structure, which reduces the structural weight by decreasing the shear lag. The goal of this research is to optimize the diameter structure of buildings to minimize the weight of the structure, to determine the number of horizontal and vertical segments. Grasshopper graphical programming plugin for Rhino software, with parameterization of the written program, provides algorithm optimization. Optimization in the program written by the genetic algorithm is done through the Galapagos plugin based on the outcomes of the structure analysis engine of the Karamba plugin. The simulation results indicate that for a 40-store diameter structure of 900 square meters in each floor, the optimal mode with the horizontal and vertical divisions of 8, and 26, and the angle of 64 with the horizontal axis will be 21508 tons of the total structure.