انتخاب صفحه

مقدمه

طراحی بهینه روشی است که در آن به محاسیه بهترین طرح از لحاظ ساخته وزن و…… پرداخته میشود. امروزه علم بهینه سازی به سرعت مراحل تکامل خود را می پیماید. در مباحث مهندسی، بالاخصی مهندسی سازه ها نیز با توجه به اهمیت روزافزون ایجاد طرحهای اقتصادی، استفاده از اصولی بهینه سازی می تواند مار را در تولید طرحهای بهینه یاری دهد.از میان سازه های متداول در مهندسی سازه ها می توان به سازه های فولادی اشاره نمود انجام بهینه سازی توپولوژی شکل و ابعاد آنها تاثیرات قابل توجهی به لحاظ کمی و کیفی در تولید طرحهای بهینه خواهد داشت. با توجه به نداشتن سیستم باربر جانبی مناسب در بسیاری از سازه های فلزی با ارائه یک سیستم بادبندی بهینه ظرفیت لرزه ای سازه را بطور قابل ملاحظه ای می توان افزایش داد. هدف از این کار دستیابی به یک توپولوژی و شکلی بهینه بادبتدها با کمترین وزن می باشد بطوریکه قیود مورد نظرمان از جمله محدودیتهای تنش و محدودیت تغییرشکلها اقناع شوند.

فهرست مطالب

چکیده 1

مقدمه 2

فصل اول:کلیات

هدف:

امنیت جانی در سازه های آسیب پذیر موجود را از راههای مختلفی می توان افزایش داد، که هر یک از آنها بسته به نوع ساختمان مزایا و معایب خاص خود را دارد. در سازه های فولادی نیز از طرق مختلف می توان به این مهم دست یافت. یکی از موثرترین راههای مقاوم سازی سازه های فولادی موجود ارتقاء ظرفیت لرزه ای سازه می باشد. در ارزیابی روشهای افزایش مقاومت لرزه ای سازه، اضافه کردن یک سیستم باربر جانبی مناسب ترین راه بنظر میرسد. در بین سیستمهای مهاربندی، هماهنگی بهتر بادبندها با قاب اصلی و همچنین اجرای راحت تر آنها باعث رواج بیشتر این سیستم گشته است. از جمله مزیتهای مهم سیستمهای بادبندی داشتن وزن کم، آرایش مناسب و داشتن ارتباط متقابل با قاب اصلی می باشد. در این پروژه برای دستیابی به یک سیستم بادبندی که بتواند مقاومت کافی در برابر تکانهای زلزله را با کمترین وزن ممکن تامین کند از یک پروسه بهینه سازی استفاده شده است. با استفاده از این پروسه بهینه سازی توپولوژی بهینه سیستم بادبندی تولید خواهدشد. عملکرد توپولوژی بهینه بدست آمده و ارتباط آن با قاب اصلی توسط شاخصهای عملکرد ارزیابی و هرچند بادبندها اعضای سازه ای هستند، لیکن ملاحظات معماری می تواند موقعیت بادبندهارا تحت تاثیر خود قرار دهد. بعبارت دیگر خصوصیات معماری ساختمان طرح و محل سیستم  مهاربندی جدید را تحت تاثیر خود قرار می دهد.لذا برای حفظ این خصوصیات علاوه بر توپولوژی بهینه، مکان بهینه و موثر بادبندها مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.همانطور که بیان شد هدف، بهینه سازی توپولوژی و ابعاد سیستم بادبندی است بطوریکه سطح مقطع مناسب با کمترین وزن به اعضای بادبندی اختصاص داده شود. سپس به مکان بهینه بادبندها در پلان بایستی دست پیدا کنیم.سیستم بادبندی تولیدشده با این مشخصات تغییرشکلها و خرابیهای احتمالی سیستم را با کاهش جابجایی های جانبی و محدود کردن آنها طبق ضوابط آیین نامه زلزله ایران (ویرایش سوم) بطور موثری کاهش خواهد داد. بدین ترتیب این ساختمان به یک سازه شکل پذیر که بطور کنترل شده ای وارد مرحله تسلیم میشود تبدیل شده و اهداف مقاوم سازی ساختمان با صرف کمترین هزینه محقق خواهد شد.

1-1-هدف 4

1-2-پیشینه تحقیق 5

1-3-روش کار وتحقیق 7

انواع اشکال بادبندی در سازه های فولادی

انواع اشکال بادبندی در سازه های فولادی

فصل دوم:بهینه سازی،تعاریف وشاخه ها

2-4- برنامه ریزی غیر خطی

برنامه ریزی غیر خطی به صورت گسترده ای در کارهای عملی همچون بهینه سازی سازه ها به کار می رود. مسائلی از بهینه سازی که محدودیتی ندارند با استفاده از روشهای «برنامه ریزی غیر خطی نامقید » و مسائلی که به همراه محدودیتها یا قیدهایی هستند با استفاده از روشهای « برنامه ریزی غیر خطی مقید » حل می شوند. هر چند بیشتر مسائل بهینه سازی سازه ها مقید به محدودیتهایی هستند، لکن مطالعه روشهای بهینه سازی نامقید بنا به دلایلی از اهمیت ویژه ای برخوردارند اول از همه اگر طراحی در وضعیتی است که هیچ قید ی فعال نیست.آن گاه مینیمم سازی تابع هدف در مواقع یک الگوریتم مینیمم سازی تابع نامقید است. دلیل دوم اهمیت مطالعه روشهای بهینه سازی نامقید این است که یک مساله بهینه سازی مقید می تواند در قالب یک مساله مینیمم سازی نا مقید مطالعه شود، هر چند محدودیتها نیز فعال باشند این کار با استفاده از ضربگرهای لاگرانژی صورت می گیرد. از طرف دیگر راهبرد مینیمم سازی مقید به شکل فزاینده ای بعنوان فنون مناسبی برای مسائل تحیلیل سازه ها شهرت پیدا کرده اند که می توانند جواب دستگاه معادلات خطی و غیر خطی را بیابند. جواب چنین سیستمهای ممکن است به شکل مینیمم سازی انرژی پتانسیل سیستم یا مینیمم کردن باقیمانده معادلات در یک حالت مجذور مربعات مطرح شود. برای مطالعه روشهای برنامه ریزی غیر خطی نامقید ابتدا مسالهٔ هایی بررسی می شوند که دارای یک متغیراند. سپس مسائل بهینه سازی توابع چند متغیر غیر خطی تسریح می گردند و در ادامه به مطالعه روشهای بهینه سازی غیرخطی مقید پرداخته خواهد شد.

مقدمه 9

2-1-مبانی رابطه سازی مساله 11

2-2-رابطه سازی استاندارد 12

2-3-برنامه ریزی خطی 13

2-4-برنامه ریزی غیرخطی 19

2-5-تحلیل حساسیت 26

2-6-روشهای معیار بهینگی 26

2-7-سیمای بهینه سازی درعمل 30

طرح بهینه بادبندی12طبقه،3 دهانه

طرح بهینه بادبندی12طبقه،3 دهانه

فصل سوم:بررسی ومطالعه سیستم های باربر جانبی درسازه های فولادی

۱-۳ – مقدمه :

فولاد سازه ای از بسیاری جهات از جمله مصالح ایده آلی برای مقاومت در برابر زمین لرزه می باشد. این مصالح درجه بالایی از جذب انرژی و شکل پذیری را از خود نشان میدهد. تجربه نشان میدهد که سازه های فولادی در زمین لرزه ها بخوبی عمل می کنند. با این وجود بمنظور استفاده از شکل پذیری فولاد تدابیر ویژه ای در طراحی و جزئیات سیستمهای قابی و اتصالات نیاز است. بطور کلی سازه های فولادی بسیار انعطاف پذیرتر از بتن مسلح نظیر خود هستند و تغییرمکانهای بزرگ خسارات بیشتری را به اجزای غیرسازه ای وارد ساخته و همچنین موجب بروز تنشهای ثانویه بزرگ ناشی از اثرات لی – P میگردند. در سازه های فولادی در انتخاب کیفیت فولاد نیز بایستی دقت شود. برای اعضای شکل پذیر از درصد کم کربن و جوش پذیر و دارای شکل پذیری مناسب بایستی استغاده گردد. طراحی سازه ای فولادی بر مبنای آیین نامه های طراحی به سه روش زیر صورت میگیرد: روش اول بدست آوردن بارهای جانبی معادل و طراحی سازه بر اساس تحلیل ارتجاعی می باشد. ( طراحی به روش تنش مجاز) روش دوم استغاده از روشهای خمیری (طرح پلاستیک ) و روش سوم استغاده از روش طرح ظرفیت می باشد. در ادامه جزئیات بیشتری در مورد تحلیل و طراحی انواع سازه های فولادی آورده شده است.

3-1-مقدمه 47

3-2-معرفی سیستم های باربرجانبی متداول دراسکلت های فلزی 48

3-3-تحلیل سیستم متشکل از قاب بااتصالات ساده تیر به ستون وبادبندی 51

الف-بارقائم 51

ب-بارجانبی باد یا زلزله 52

3-4-بررسی ومقایسه عملکرد انواع سیستم های قاب های مهاربندی شده 53

3-4-1-قاب های با بادبندی های هم مرکز 53

3-4-2-قابهای بابادبندی های خارج ازمرکز 53

نحوه اتصال ونمودار لنگر خمشی در قاب ساده با مهاربندی

نحوه اتصال ونمودار لنگر خمشی در قاب ساده با مهاربندی

فصل چهارم:بهینه سازی سیستم بادبندی دریک سازه فولادی

۱- ارزیابی لرزه ای سریع:

مرحله اول از این ارزیابی ها «ارزیابی لرزه ای سریع چشمی » نامیده می شود. هدف از این کار بررسی آسیب پذیری لرزه ای ساختمانها بدون صرف هزینه های زیاد محاسباتی می باشد. نتایج این مرحله می تواند در دسته بندی و اولویت بندی ساختمانها مورد استفاده قرار گیرد.این مرحله شامل دو قسمت ارزیابی سریع چشمی و کیفی است.این مرحله ارزیابی علاوه بر معرفی یک شاخص ارزیابی لرزه ای اطلاعات کیفی مفیدی را در ارتباط با ساختمان مورد نظردر قالب برگه های از پیش تعیین شده ارائه می دهد.

بخش اول:ارزیابی لرزه ای

ارزیابی سریع 57

الف-ارزیای لرزه ای سریع چشمی 57

ب-ارزیابی لرزه ای کیفی 58

ارزیابی تفصیلی 58

1-تشریح ویژگی های ساختمان 63

2-تعیین هدف بهسازی وسطح اطلاعات 63

3-تحلیل خطرزلزله وطیف طراحی 63

4-بارگذاری 64

5-مدلسازی 64

6-فرضیت مدلسازی 64

7-مدلسازی وتحلیل استاتیکی خطی اولیه 65

7-1-محاسبه بار زلزله 65

7-2-بررسی پارامترهای اثرگذار 67

7-3-انتخاب روش تحلیل 98

8-محاسبه مقادیر نیاز اعضا 69

9-محاسبه مقادیر ظرفیت اعضا 71

10- محاسبه DCR اعضا 73

11-فرضیات تحلیل استاتیکی غیرخطی 78

11-1- اثرا 78

11-2- اثرات پیچش 78

11-3-تعرف مفاصل پلاستیک وتعیین محل آنها 78

11-4-نقطه کنترل 78

11-5-الگوی بارجانبی 78

12-تعریفل رابطه بار-تغییرشکل 79

13-تحلیل غیرخطی 81

13-1-تحلیل غیرخطی اولیه  81

13-2-تحلیل غیرخطی نهایی 81

14-کنترل معیارهای پذیرش 84

14-1-کنترل معیارهای پذیرش تیرها 84

14-2-کنترل معیارهای پذیرش ستونها 86

بخش دوم:فرآیند بهینه سازی سیستم بادبندی

مدل سازی سازه اصلی درنرم افزار ANSYSا 95

فرضیات مدلسازی 95

بارگذاری وتحلیل 96

الحاق سازه پیوسته به سازه اصلی 97

فرآِند بهینه سازی شکل 97

تعریفل تابع هدف وقیود 97

معیار حذف المانها    99

تعریف شاخص های رفتاری 99

فرآیند بهینه سازی ابعاد 107

تشریح الگوریتم بهینه سازی ابعاد 107

نحوه اتصال ونمودار لنگر خمشی درقاب فضایی خمشی

نحوه اتصال ونمودار لنگر خمشی درقاب فضایی خمشی

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات

پیشنهادات :

در پروژه حاضر بمنظور کنترل تغییر مکانهای یک سازه فولادی آسیب پذیر که بیشتر از مقدار مجاز بود یک سیستم بادیندی بهینه تولید شد. در همین راستا و در ادامه این مطالعات موارد زیر قابل بررسی و تحقیقی است:

۱- استفاده از سایر روشهای بهینه سازی ( برای فرآیندهای بهینه سازی شکل و ابعاد ) همانند روشهای الگوریتم ژنتیک و روش کلونی مورچه و مقایسه آن با نتایج تحلیلهای پروژه حاضر

۲- مقایسه مکانهای مختلف قرارگیری این سیستم بادبندی و مقایسه نتایج آنها با یکدیگر ( مکان یابی بهینه سیستم بادبندی بهینه)

۳- تحلیلی و بررسی کفایت مقطع پی با در نظر گرفتن الحاقی سیستم بادبندی جدید

۴- تحلیلی و در صورت لزوم طراحی دوباره اعضای سازه ای که به سیستم بادبندی جدید متصل شده اند.

نتیجه گیری  114

پیشنهادات 115

پیوستها 116

متن برنامه بهینه ساز مقطع 133

منابع وماخذ 134

فهرست منابع فارسی 134

فهرست منابع لاتین 135

سایت های اطلاع رسانی 136

چکیده انگلیسی 137

فهرست جداول

1-شکل متعارف 17

2-عملیات گوس 18

3-خلاصه بارگذاری 62

4-توزیع نیروی جانبی درارتفاع 64

5-مقادیر ضریب پایداری 64

6-جابجایی مرکز جرم درجهت محورهای x وyا 67

7-مقادیر نیروی جانبی دیافراگم ها 67

8-مقایدر نیاز برخی ازتیرها 68

9-مقایدر نیاز برخی از ستونها 69

10-مقایدر نیاز برخی ازاعضای بادبندی 69

11-مقادیر ظرفیت تیرها 70

12-مقادیر ظرفیت برخی ازستونها 71

13-مقادیر ظرفیت برخی از اعضای بادبندی 72

14-مقادیر DCR برخی ازتیرها 73

15-مقادیر DCR برخی ازستونها 74

16-مقادیر DCR برخی از اعضای بادبندی 75

17-مقادیر DCR متوسط طبقات 76

18-پارامترهای مدل سازی تیرها 79

19-پارامترهای مدلسازی ستونها 79

20-معیارهای پذیرش دربرخی ازتیرها 83

21-معیارهای پذیرش دربرخی از ستونها 83

22-معیارهای پذیرش برشی دربرخی ازتیرها 85

23-معیارهای پذیرش برشی دربرخی ازستونها 87

24-کنترل جابجایی سازه درجهت xا 97

25-کنترل جابجایی سازه درجهت xا   112

فهرست شکلها

1-صفحه سخت شده باتیغه 29

2-پروسه بهینه سازی رفتاری 40

3-اسکلت فولادی 12 طبقه و 3دهانه 42

4-تاریخچه شاخص رفتاری سیستم بادبندی شده 44

5-مشخصات رفتاری سیستم بادبندی شده 44

6-طرح بهینه بادبندی 12 طبقه 3 دهانه 45

7-نحوه اتصال ونمودار لنگر خمشی درقاب ساده بامهاربندی   48

8-نحوه اتصال ونمودار لنگر خمشی درقاب فضایی خمشی 49

9-انواع اشکال بادبندی در سازه های فولادی 52

10-انواع قاب های با بادبندی خارج ازمرکز 53

11-تیرپیوند 54

12-منحنی رفتار بار-تغییرشکل 78


Abstract

Steel structures are common in Iran. Because of low quality materials, workshop welding and mainly improper lateral loading system, these structures lack sufficient shaking resistance. Locating Iran on Alp-Himalaya earthquake belt and also experiences of the previous earthquake and improper performance of the Steel structures and reviewing shaking designing regulations have been led to challenges of vulnerable steel buildings strengthening, since bracing system has the most application among lateral loading resistance systems, so, in order to prevent damages, offering bracing system for susceptible Steel structures is necessary. Enhancing shaking resistance in present structures and classical bracing systems are accompanied by considerable increase in structure weight and as a result high cost. But structure performance can be improved by exact planning, proper engineering by the low weight structures and more savings. In recent projects an optimal wind system will be produced in relation with increase Steel structures lateral resistance. Optimal bracing system has been obtained by mathematical method as an effective topology optimization method .

Finally, by using optimization techniques optimal section dimensions will be selected among standard sections. It should be noted that the performance of optimal system and its conformity with the main frame has been controlled by evaluation indices.


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید