طراحی بهینه سازه های فضاکار مبتنی بر نظریه قابلیت اطمینان

پیشرفت سریع جوامع و نیازهای روز افزون آنها به انجام طرحهای مختلف عمرانی از یک طرف و رشد و توسعه علوم مختلف از طرف دیگر، ایجاب می نماید تا با یک برنامه ریزی صحیح و همه جانبه و پرورش استعدادهای جوان و نیز استفاده بهینه از ابزار و امکانات موجود در جامعه، گامی بلند در جهت ترقی و تعالی جامعه برداشته شود.

​به گزارش پایگاه خبری مهندسین نیوز – مرجع اخبار نظام مهندسی کشور،پیشرفت سریع جوامع و نیازهای روز افزون آنها به انجام طرحهای مختلف عمرانی از یک طرف و رشد و توسعه علوم مختلف از طرف دیگر، ایجاب می نماید تا با یک برنامه ریزی صحیح و همه جانبه و پرورش استعدادهای جوان و نیز استفاده بهینه از ابزار و امکانات موجود در جامعه، گامی بلند در جهت ترقی و تعالی جامعه برداشته شود.

طراحی بهینه سازه های فضاکار مبتنی بر نظریه قابلیت اطمینان

طراحی بهینه سازه های فضاکار  مبتنی بر نظریه قابلیت اطمینان

در مهندسی عمران، مهندسی سازه در مورد ساختارهای انتقال بار از اجزاء یک ساختمان یا بنا به محل تکیه‌گاهی آن مانند پی سازه صحبت می‌کند..دراین روش برای محاسبه گرادیانها در هر سیکل بهینه سازی برای هر تعداد متغیر طراحی فقط یک تحلیل سازه ای لازم استدرحالیکه در روشهای تفاضل محدود پسرو یا پیشرو، به اندازه تعداد متغیرهای طراحی تحلیل سازه ای پرهزینه مورد نیاز است . از تکنیک سرعت شبکه المان محدود برای یافتن رابطه بین متغیرهای طراحی و مختصات گره های المان محدود استفاده می شود. یکی از ویژگی های بارز این روش این است که مقدار گرادیانها مستقل از طول گام انتخابی است. دراین روش مشکل پیدا کردن رابطه بین متغیرهای طراحی و مختصات نقاط گرهی برای اشکال پیچیده با استفاده از تکنیک سرعت شبکه المان محدود حل شده است همچنین گرادیان بارگذاری های وابسته به طرح درمحاسبات منظور شده است در حالیکه در تحقیقات پیشین از این ترمها صرفنظر می شد.بهینه سازی سازه بر اساس نظریه قابلیت اطمینان، با توجه به طبیعت تصادفی پارامترهای سازهای از قبیل خواص مصالح، بارهای خارجی، ابعاد هندسی و غیره مورد توجه ویژهای قرار گرفته است. به کمک نظریه قابلیت اطمینان سیستمهای سازه ای، میتوان عدم قطعیتهای ناشی از طبیعت آماری پارامترهای سازهای را به صورت روابط ریاضی درآورد. متعاقباً، میتوان ملاحظات ایمنی و عملکرد را به طور کمی وارد روند طراحی نمود. بهینه سازی بر روی آیتم ها و متغیرهای قطعی و یقین اندیشانه، بهینه سازی یقین اندیشانه نامیده میشود. همچنین با توجه به این که عدم قطعیت هایی ناشی از اشتباهات مدلسازی و شبی هسازی و یا شرایط سرویس مانند تغییرات بارگذاری وجود دارند؛ میتوان این عدم قطعیتها را در پروسه های مختلف ساخت از جمله گوناگونی در خواص مواد، ابعاد هندسی سازه و بارگذاری معرفی نمود. طراحی بهینه سازه های فضاکار بر اساس کمینه سازی وزن تحت محدودیت قابلیت اطمینان اعضا و سیستم سازهای صورت گرفته است. در این مسیر با همگرایی موضعی و زمان طوالنی الزم برای انجام محاسبات قابلیت اطمینان در سازه های بزرگ مقیاس، روبه رو هستیم. با در نظر گرفتن شاخص قابلیت اطمینان به عنوان محدودیت طراحی، محاسبات بهینه سازی احتمال اندیشانه برای سازه های بزرگ، در محدوده زمانی بهینه سازی یقین اندیشانه قرار میگیرد.در روش بهینه سازی مبتنی بر نظریه قابلیت اطمینان، ایمنی طراحی بر پایه احتمال شکست ارزیابی شده و همچنین عدم قطعیت های فوق الذکر با توزیع احتمالی متغیرهای تصادفی مدل شدهاند. مؤلفه های مورد بررسی با تعریفی از حدود احتمال شکست مقادیر کاربردی، در بازه مقبول برای ایمنی جای خواهند گرفت. این روش کاربردی برای سازههای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. سازههای فضاکار یکی از رایجترین سازهها برای پوشش محوطه های بزرگ به شمار میآیند. این سازهها به علت داشتن ساختار اسکلتی، در عین حال که از سختی بالایی برخوردارند، وزن سازهای بسیار کمی دارند. این سازه ها به خصوص در پوشش محوطه هایی که وجود ستونهای میانی در آنها نامطلوب میباشد، کاربرد وسیعی دارند: ●Algorithm Genetic )) محاسبات بهینه سازی احتمال اندیشانه برای سازه های بزرگ، در محدوده زمانی بهینه سازی یقین اندیشانه قرار میگیرد

طراحی بهینه سازه های فضاکار مبتنی بر نظریه قابلیت اطمینان

● با اعمال قید مربوط به شاخص قابلیت اطمینان، نتایج بهینه سازی در نسلهای اولیه حاصل شده و از قرارگیری در بهینه های موضعی جلوگیری میشود ● در این روش، بهینه سازی احتمال اندیشانه برای کمینه سازی وزن سازه های متقارن با بارگذاری متقارن بسیار مناسب میباشد ● با توجه به این که بهینه سازی احتمال اندیشانه وابستگی شدیدی به نحوه بارگذاری بر روی سازه دارد، لذا برای سازه های بزرگ مقیاس با بارگذاری نامتقارن در محدوده وزنی بهینه سازی یقین اندیشانه قرار میگیرد ● سازه های بهینه سازی شده با روش پیشنهادی دارای شرط ایمنی در طول عمر مفید سازه میباشد، در صورتی که سازه ای بهینه شده یقین اندیشانه چنین تضمینی برای سازهها ارائه نمی دهند. ایده ی بنیادین به کار گرفته شده در این روش استفاده از قید حاکم بر شاخص قابلیت اطمینان است. این قید به صورت معیاری برای کنترل مقادیر بهینه مورد استفاده قرار میگیرد. در این ایده مقادیر شاخص قابلیت اطمینان محاسبه شده برای هر عضو، با توجه به پارامترهای تصادفی به عنوان معیار کنترل و انتخاب مقادیر برچیده شده الگوریتم ژنتیک به کار گرفته میشود. انتخاب این قید باعث جهت دهی سریع و هوشمندانه پاسخهای بهینه خواهد بود. در حالت کلی میتوان گفت به کارگیری این روش باعث حل مشکل بهینه ای موضعی در روشهای فراکاوشی خواهد گردید.

منبع: جاهد خبر

مشاهده منابع آزمون نظام مهندسی

پاسخ تشريحي آزمون نظام مهندسي معماری-نظارت ارديبهشت ۹۷