طراحی بهینه ستون‌های بتنی تقویت شده با FRP به کمک الگوریتم‌ آموزش و یادگیری

Abstract

طراحی بهینه اقتصادی یکی از اهداف اصلی مهندسی عمران می‌باشد. امروزه جهت تقویت مقاطع بتنی ستون‌ها از الیافی تحت عنوان الیاف FRP استفاده می‌شود. این الیاف در سه نوع کربنی، شیشه و آرامید در بازار موجود است. در این مطالعه از الگوریتم فراابتکاری آموزش و یادگیری برای تعیین ابعاد مقطع ستون و میلگردهای ستون و همچنین تعداد لایه‌های FRP مورد نیاز جهت تقویت استفاده شده است. الگوریتم فراابتکاری مورد نظر با توجه به محدودیت‌ها و قیدهایی که برای طراحی درنظر گرفته شده است، ابعاد مقطع بتنی و میلگردها را تعیین می‌کند و سپس ظرفیت مقطع را بررسی کرده چنانچه به مقاوم‌سازی نیاز داشته باشد، از تعدادی لایه FRP برای تقویت مقطع استفاده می‌کند. تابع هزینه‌ شامل هزینه بتن، میلگرد و FRP مصرفی جهت تقویت است، که به‌عنوان تابع هدف معرفی گردیده‌است. ضوابط طراحی و محدودیت‌های طراحی بر مبنای آیین‌نامه ACI 440-08 و ACI 318-14، به‌صورت قید پیاده‌سازی و فرمول‌نویسی شده است. بنابراین مجموعه تابع هدف و قیدها به‌نحوی با هم در ارتباط هستند تا کمترین هزینه بر مبنای تابع هدف با برقراری تمام قیود (طرحی قابل قبول)، در نقطه‌ای به نام طرح بهینه حاصل شود. با توجه به نتایج حالت های مختلف، در صورت استفاده از ابعاد و تعداد میلگرد‌های معرفی شده توسط الگوریتم استفاده از الیاف کربنی با صرفه اقتصادی بیشتری رو‌به‌رو می‌شود.