علی کاوه - دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت ایران
احسان افشاری

سازههای فضاکار، سازههایی هستند که قابلیتهای عمدهای را در اختیار مهندسان برای تلفیق اصول زیباشناختی و نوآوریها با جنبههای رفتاری و عملکردی سازه قرار میدهند. از آنجایی که این نوع از سازهها اغلب برای پوشش دهانههای وسیع مورد استفاده قرار میگیرند، ابعاد آنها نیز معمولا بزرگ است و در نتیجه طراحی بهینه این سازهها، موجب صرفهجویی قابل ملاحظهای در هزینه نهایی میشود؛ همچنین با توجه به این که تنوع اعضای تشکیل دهندهی سازههای فضاکار معمولا زیاد است، بنابراین طراحی آنها کاری دشوار و وقتگیر است. الگوریتمهای بهینهیابی فراکاوشی به دلیل قدرت و سرعت همگرایی زیادی که در پیدا کردن جوابهای بهینه و یا نزدیک به بهینه دارند، قادرند به طور چشمگیری پاسخگوی این مشکل باشند. در این مقاله طراحی بهینه دو نوع سازه فضاکار گنبدیشکل با استفاده از دو الگوریتم بهینهیابی جدید و قدرتمند به نامهای الگوریتم ترکیبی انفجار بزرگ ) HBB-BC ( و الگوریتم جستجوی سیستم ذرات باردار ) CSS ( انجام میگیرد. هدف از بهینهیابی، تعیین سطح مقطع برای گروههای المانی گنبدها از جدول مقادیر مجاز آییننامه ضریب مقاومت و بار LRFD-AISC است. محدودیتهای طراحی شامل محدودیت تغییرمکان گرهی، و همچنین محدودیت نیروهای داخلی و نسبت لاغری اعضا مطابق با روابط مربوطه در آییننامه ضریب مقاومت و بار است. دو نوع بارگذاری متفاوت برروی گنبدها اعمال میگردد، و نمودارهای همگرایی الگوریتمها و نتایج حاصل از بهینهیابی برروی هر گنبد تحت بارهای وارده، به صورت مجزا آورده شده است. مقایسهای بین نتایج به دست آمده توسط هر الگوریتم صورت میگیرد و توان هر الگوریتم در به دست آوردن جوابهای بهینه، مورد ارزیابی قرار میگیرد؛ همچنین رفتار گنبدها تحت بارهای وارده نیز بررسی میشود. تمامی مراحل آنالیز، طراحی و بهینهیابی با استفاده از برنامهنویسی در نرمافزار Matlab انجام شده است

طراحی بهینه، سازه فضاکار گنبدیشکل، الگوریتمهای بهینهیابی فراکاوشی، آییننامه LRFD-AISC