طراحی لرزه‌ای بهینه برپایه‌ی عملکرد قاب‌ خمشی فولادی با به‌کارگیری تحلیل دینامیکی غیرخطی و الگوریتم بهینه‌یابی اجتماع ذرات

Abstract

به دلیل اهمیت کاهش هزینه‌های ساخت‌و‌سازهای مهندسی، پژوهش‌های بسیاری در زمینه بهینه‌یابی سازه‌ها انجام می‌شود. از این ‌رو کاهش وزن سازهها می‌تواند در راستای کاهش هزینهها سودمند باشد. در این پژوهش، یک مسئله نوین بهینه‌یابی تک هدفه برای طراحی برپایه عملکرد قاب خمشی فولادی دوبعدی مبتنی بر تحلیل دینامیکی غیرخطی با تکیه بر آئین‌نامه‌های جدید طراحی بر اساس عملکرد ارائه شده است. تابع هدف وزن قاب خمشی است که مقدار آن باید کمینه شود و برای حل مسئله از الگوریتم فراکاوشی بهینه‌یابی اجتماع ذرات (PSO) کمک گرفته شده است. با به‌کارگیری تحلیل دینامیکی غیرخطی به عنوان یک روش تحلیل لرزه‌ای که با لحاظ رفتار غیرارتجاعی مصالح و غیرخطی هندسی، ماهیت دینامیکی سازه را تحت زلزله نزدیک به واقعیت در نظر می‌گیرد، طراحی برای سطح خطر لرزهای و سطح عملکردی معین صورت گرفته است. با توجه به آئین‌نامه‌های مورد استفاده در این پژوهش، نیاز به مقیاس شتاب‌نگاشت‌هایی برای تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی است که برای این منظور از روش هم‌پایه‌سازی طیفی برای روند مقیاس یازده شتاب‌نگاشت زلزله بهره‌گیری شد. همچنین قیدهای طراحی گوناگونی از جمله قیود سازگاری ابعادی مقاطع، خدمت‌پذیری و عملکردی پیشنهاد شده است. مثال طراحی ارائه‌شده نمایانگر کارایی مسئله پیشنهادی و توانایی الگوریتم بهینه‌یابی اجتماع ذرات در طراحی بهینه بر پایه عملکرد است.