تعیین موقعیت بهینه سیستم مهاربند بازویی درقاب‌های فولادی بلند با استفاده از الگوریتم‌های فراکاوشی

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه

چکیده

تأمین سختی مناسب و بخصوص سختی جانبی سازه، از پارامترهای اساسی طراحی ساختمان­ های بلند است. از جمله سیستم ­های مورد اقبال در سازه­ های بلند، سیستم سازه­ای با مهار بازویی است. به واسطه اتصال هسته مرکزی به ستون­ های محیطی توسط مهارهای بازویی میزان مشارکت اعضا در تحمل نیروهای جانبی افزایش می­ یابد. سازه­ های با مهار بازویی در چند تراز نسبت به سازه­ های تک بازویی از مقاومت خمشی بیشتری برخوردارند در این راستا موقعیت سیستم­ های سخت­ کننده، تأثیر به­ سزایی در بهبود عملکرد و دستیابی به طرح­ های اقتصادی خواهد داشت. تعدد الزامات آئین ­نامه ­ای و اعضای سازه مستلزم به ره­گیری از الگوریتم­ های فراکاوشی در روند بهینه ­سازی است در این تحقیق با به­ کارگیری چهار الگوریتم فراکاوشی بهینه ­سازی در دو سازه 24 و 36 طبقه کارآیی هر الگوریتم در بهینه ­سازی سایز و موقعیت مهارهای بازویی مشخص و نتایج به­ دست آمده حاکی از تأثیر موقعیت مهار در دستیابی به سازه بهینه می­ باشد به طوری که با تخصیص یک مهار به ازای هر دوازده طبقه و تثبیت یکی از آن­ها در طبقه آخر هر سازه، موقعیت بهینه مهار دوم سازه 24 طبقه در طبقه دوازدهم و مهارهای سازه 36 طبقه در طبقات یازدهم و بیست و سوم به ­دست می ­آید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Layout Optimization of Outrigger Braced System in Steel Tall Structures Using Meta- Heuristic Algorithms

نویسندگان [English]

  • Keyvan Farzad
  • Saeed Gholizadeh
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

As the height of building increases, requirements of structural stiffness and stability become more important than the strength criterion. Each tall structure basically behaves like a vertical cantilever under lateral loads and the outrigger-braced system is a favorable system in tall structures (Taranath, 1998). This type of structure has a central core connected to outer columns by outrigger trusses or strong girders. The position of outrigger-braced system has a significant impact on the structural efficiency. Therefore, determining the position of outrigger braces is an important part of design process; it is mainly done experimentally and does not lead to good economic results. In this study, the particle swarm optimization (PSO), modified dolphin echolocation (MDE), Enhanced colliding bodies optimization (ECBO) and grey wolf optimization (GWO) algorithms are utilized to determine the optimum position of outrigger-braced systems in tall steel structures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tall building
  • Meta-heuristic algorithm
  • Layout optimization
ANSI/AISC 360-10, “Specification for structural steel buildings”, Chicago, Illinois 60601-1802: American Institute of Steel Construction, June 22, 2010.
ASCE/SEI 7-16, “Minimum design loads for buildings and other structures”, American Society of Civil Engineers, 2016.
Gholizadeh S, Poorhoseini H, “Optimum design of frame structures by a modified dolphin echolocation algorithm”, Structural Engineering and Mechanics, 2015, 55, 535-554.
Hasancebi O, Carbas S, Dogan E, Erdal F, Saka MP, ”Copmparsion of non-deterministic search techniques in the optimum design of real size steel frames”, Computer and Structures, 2010, 88, 1033-1048.
Jagadheeswari AS, Christy CF, “Optimum position of multi outrigger belt truss in tall buildings  ubjected to earthquake and wind load”, International Journal of Earth Sciences and Engineering, 2016, 9, 373-377.
Kaveh A, Ghazaan M, “Enhanced colliding bodies optimization for design problems with continuous and discrete variables”, Advances in Engineering Software, 2014, 77, 66-75.
Kaveh A, Farhoudi N, “A New optimization method: dolphin echolocation”, Advances in Engineering Software, 2013, 59, 53-70.
Kennedy J, Eberhart R, “Particle swarm optimization”, IEEE Int Conf Neural Networks 1995, 4, 1942-1948.
MATLAB, “The language of technical computing”, Math Works Incorporated, 2015.
Mirjalili S, Mirjalili SM, Lewis A, “Grey wolf optimizer”, Advances in Engineering Software, 2014, 69, 46-61.
Nanduri RK, Suresh B, Hussain I, “Optimum position of outrigger system for high-rise reinforced concrete buildings under wind and earthquake loadings”, American Journal of Engineering Research, 2013, 2, 76-89.
OpenSees, “Open system for earthquake engineering simulation”, Pacific Earthquake Engineering Research Center, 2016.
Perez RE, Behdinan K, “Particle swarm approach for structural design optimization”, Computers & Structures 2007, 1579-1588.
Shivacharan K, Chandrakala S, Karthik NM, “Optimum position of outrigger system for tall vertical irregularity structures”, Journal of Mechanical and Civil Engineering, 2015, 12, 54-63.
Smith BS, Coull A, “Tall building structures: analysis and design”, John Wiley & Sons, 1991
Taranath BS, “Structural analysis & design of tall buildings”, McGraw-Hill (1998), USA
Wu JR, LI QS, “Structural performance of multi-outrigger-braced tall buildings”, Struct Design Tall Spec Build 2003, 12, 155-176.