طراحی پی با استفاده از بهینه سازی توپولوژیک

Abstract

در این مقاله طراحی بهینه پی با استفاده همزمان از بهینه سازی توپولوژیک و ابعادی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل مورد استفاده از المان های صفحه ای برای پی گسترده، المان های حجمی برای خاک و المان های فشاری برای اتصال خاک و پی تشکیل شده است. تحلیل و طراحی به صورت الاستیک و سه بعدی تحت یک بارگذاری معین انجام می گیرد. با توجه به وابستگی تعداد متغیرهای طراحی به تعداد المان های محدود در فضای طراحی که عموما زیاد می باشند، استفاده از روش های کلاسیک در بهینه سازی توپولوژیک سازه ها غیر عملی است. از این رو در این مقاله از روشی نوین برای ایجاد توپولوژی بهینه استفاده می شود که ایده اصلی آن بر مبنای کارایی المان های واسط بین خاک و پی در انتقال نیروهای فشاری به خاک می باشد. این الگوریتم جدید المان هایی از پی که بدون فشار یا تحت فشار اندک قرار دارند را حذف میکند. بهینه سازی کلی از دو فاز مجزای بهینه سازی توپولوژیک و بهینه سازی ابعادی تشکیل شده است. بهینه سازی ابعادی شامل تعیین ضخامت و درصد آرماتورهای خمشی بهینه پی می باشد. پروسه بهینه سازی ابعادی و توپولوژی متعاقبا تکرار می شود تا دیگر پیشرفتی در بهینه سازی صورت نگیرد. کارایی روش پیشنهادی در این مقاله با حل چهار مثال عددی مورد بررسی قرار گرفته است.