طراحی بهینه بتن بر مبنای مقاومت فشاری با استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری

در سالیان اخیر از بتن بعنوان یک ماده ی ساختمانی مهم و با خواص مکانیکی مناسب جهت ساخت و ساز انواع سازه ها استفاده میشود. با پیشرفتهایی فناوری از جمله تولید الیاف پلی پروپیلن در جهت بهبود ضعف کشش در بتن، نظر اکثر کارشناسان و دستاندرکاران فعاالیتهای بتنی به این مسأله جلب شده است. تحقیقات گذشته نشان داده است که استفاده از الیاف در بتن سبب افزایش خواص مکانیکی در بتن می گردد. از یکسو بتن خود تراکم، بتنی بسیار سیال و مخلوطی بسیار همگن است که بسیاری از مشکلات بتن معمولی را مرتفع نموده و بدون نیاز به هیچگونه لرزاننده داخلی و خارجی تحت اثر وزن خود، متراکم میشود. این ویژگی کمک شایانی به اجرای اعضای سازه ای با تراکم زیاد آرماتور می نماید. از سویی دیگر فناوری نانو در سالیان اخیر موجب تحولات شگرفی در دانش بشری گردیده و نانو ذرات که نتیجه ای از فناوری نانواند به عنوان یک پوزولان مصنوعی بسیار فعال درتکنولوژی بتن توانسته اند با کاربرد در ساخت مصالح پایه سیمانی ساختار آنها را تحت تاثیر قرار داده و بهبود بخشند. لذا استفاده از بتنی که خصوصیات بتن خود تراکم و الیافی را با هم داشته و ریز ساختار ماتریس آن تقویت شده باشد کمک شایانی به ساخت سازه هایی با عملکرد بالا و با دوام مینماید. در طراحی سعی می گردد که هزینه تولید کاهش یابد. استفاده از روشهای آیین نامه ای برای محاسبه طرح اختلاط، وقت گیر و پرهزینهاست و لازم است حتما0 شرایط و فرضیات آیین نامه را برای تمام اجزای تشکیل دهنده بتن رعایت کرد، این مسأله سبب شد، بر این اساس مدل هایی مبتنی بر روش های فرا ابتکاری الگوریتمی ساخته شده از داده های آزمایشگاهی مورد توجه محققین شاخه های گوناگون قرار گرفته است. دلیل عمده این توجه آن است که بر خلاف روشهای کلاسیک موجود در تئوری های آماری، این روشها به هیچ مدل یا تابع مشخص به همراه فرضیات محدود کننده برای خطی کردن مسئله نیاز ندارد. به این منظور مدلسازی مقاومت فشاری بتن خودتراکم الیافی پلی پروپیلن و نانومواد ارائه گشته که قادر است طرح اختلاط بهینه برای دریافت بیشینه مقاومت فشاری 28 روزه را ارائه نماید.در این تحقیق، از الگوریتم فراابتکاری نوین چرخه آب برای ارائه طرح اختلاط بهینه استفاده شده و نتایج آن برای اعتبارسنجی با الگوریتم ازدحام ذرات مقایسه گردید.

کلیدواژه ها:

طرح اختلاط ، الگوریتم های فرا ابتکاری ، بهینه سازی ، الگوریتم ازدحام ذرات ، الگوریتم چرخه آب