بهينه سازي وزن قاب هاي سه بعدي در ساختمان هاي قاب خمشي فولادي متوسط با استفاده از تحليل ديناميكي طيفي و روش هاي محاسبات نرم و مقايسه نتايج

Optimizing the Weight of 3D Intermediate Steel Moment frame by Spectrum Dynamic Analysis and Soft Computing Algorithm and Comparing Results

با توجه به لزوم طراحي بهينه و اقتصادي سازه ها، كاهش وزن نهايي سازه طراحي شده كه رابطه مستقيم با هزينه ساخت در پروژه ها دارد، اهميت زيادي پيدا مي كند. از طرفي با كاهش وزن مقاطع استفاده شده در سازه، پارامترهاي مقاومتي المان مربوطه كاهش مي يابد و سازه توان تحمل در مقابل بارهاي وارده را از دست مي دهد. پژوهش حاضر، سعي دارد با استفاده از تكنيك هاي محاسبات نرم، الگوريتمي ارايه كند كه علاوه بر حداقل سازي وزن سازه، تمامي قيود آيين نامه نيز ارضا شود، علاوه بر آن از سرعت مناسبي نيز برخوردار باشد. در انتها نيز روش هاي مختلف محاسبات نرم، شامل الگوريتم ژنتيك بهبوديافته، الگوريتم مورچگان بهبوديافته و انواع مختلفي از شبكه هاي عصبي دولايه و سه لايه با روش هاي مختلف آموزش در روند بهينه سازي با يكديگر و با روش رايج طراحي سازه مقايسه و نتايج آورده شده است كه نتايج نشان از بهينه شدن قابل توجه وزن سازه در حدود 14 تا 33 درصد با استفاده از الگوريتم مورچگان و ژنتيك دارد و از بين اين تكنيك ها سرعت و دقت بالاي الگوريتم مورچگان بهبوديافته نسبت به باقي تكنيك هاي محاسبات نرم مشخص شده است. ضمنا براي تحليل سازه ها، علاوه بر مدل سازي سه بعدي از روش تحليل ديناميكي طيفي استفاده شده و روند بهينه سازه براي چهار نوع سازه، منظم، نامنظم در ارتفاع، نامنظم در پلان و نامنظم در پلان و ارتفاع صورت گرفته است تا حالت هاي مختلف مورد بررسي قرار گيرد.

Regarding the importance of optimized and economic design of structures, reducing the total weight of structures has been considered. This approach leads to decrease the cost of building projects. In other point of view, reducing the weight of structures will be associated with decreasing the dimension of different elements so it can increase the likelihood of strength failure in the structures. This paper intends to apply the soft computing technique, firstly, to bring a new algorithm for minimizing the weight of structures with respect to satisfying different technical constraints and secondly, to improve the speed of answer. To achieve the second goals, various methods including the modified genetic algorithm, the modified ant colony and artificial neural network were applied and tested. Some performance indicators such as speed of answer, accuracy and etc. were selected to compare the output of those mentioned approaches with traditional calculations. The obtained results showed that the modified ant colony algorithm has better performance in terms of speed of answer and accuracy. While several previous investigations have been looked at the problem of structure weight optimization in a two-dimensional perspective, this paper developed three-dimensional modeling by applying the spectrum dynamic analysis. Four types of structures were examined to bring comprehensive results.