طرح بهینه تیرهای سراسری بتنی پیش تنیده با مقطع متغیر

امروزه صرفه جویی در زمینه های گوناگون انرژی از اهمیت ویژه ای برخوردار گردیده است. یکی از مصادیق این موضوع در مهندسی عمران، با توجه به پیشرفت های صورت گرفته، طراحی بهینه سازه ها با هدف بکارگیری حداقل مصالح و نیروهای انسانی برای دستیابی به حداکثر ظرفیت سازه می باشد. با توجه به طویل بودن بعضی دهانه های پل های بتنی سراسری و در نتیجه تغییرات زیاد نیروهای داخلی مقاطع، با طراحی و اختصاص مقاطع پل بصورت متغیر می توان به طرحی اقتصادی وحتی زیباتر رسید. در این مقاله بر اساس روابط و اصول اجزاء محدود به مدل سازی و بهینه سازی تیرهای پیش تنیده سراسری پرداخته شده است ، بدین گونه که ابتدا تیر را مدل کرده،که مدل سازی شامل المان های بتنی تیر، آرماتورهای خمشی و نیروهای پیش تنیدگی می باشد. به منظور اعمال اثرات پیش تنیدگی از روش بار معادل استفاده گردیده است. بدین صورت که بار معادل هر دهانه طبق روابط مربوطه محاسبه شده و بر دهانه مربوطه اعمال می گردد.کلیه فرآیند بهینه سازی و آنالیز به روش اجزاء محدود توسط یک کد که در نرم افزارMatlab نوشته شده است انجام می گیرد. به منظور بهینه سازی تیر پیش تنیده از الگوریتم جامعه پرندگان استفاده گردیده است. قیدهای در نظر گرفته شده برای طراحی شامل قیود مربوط به ایمنی(تنش های مجاز خمشی و برشی در بتن و فولاد و...)، قیود مربوط به خدمت پذیری(خیز) و قیود مربوط به محدودیت های اجرایی(از قبیل حداقل و حداکثر ارتفاع تیر، پوشش بین میلگردها و...) فرض شده اند. متغیرهای اصلی در نظر گرفته شده برای طراحی شامل ارتفاع تیر در هر مقطع، سطح مقطع آرماتورهای خمشی، نیروی پیش تنیدگی و خروج از مرکزیت تاندون ها هستند. تابع هدف در این تحقیق وزن سازه در نظر گرفته شده است، بارهای وارده منظور شده در این مقاله شامل بارهای مرده و زنده هستند. در ادامه یک تیر سه دهانه سراسری در حالت های با ارتفاع ثابت و متغیر تحت طراحی بهینه قرار گرفت و این نتیجه حاصل شد که استفاده از مقطع متغیر به صورت سهمی علاوه بر اینکه باعث زیباتر شدن طرح می شود، موجب کاهش وزن تیر و نیروی پیش تنیدگی شده، که خود باعث کاهش هزینه های تیر می گردد

کلیدواژه ها:

تیرهای سراسری بتنی پیش تنیده ، بهینه سازی ، الگوریتم بهینه سازی جامعه پرندگان ، اجزاء محدود ، مقطع متغیر