مدلسازی عددی و تحلیل رفتار سازه ها تحت بارهای لرزه ای با استفاده از نرم افزارهای پیشرفته و بهینه سازی عملکرد مقاوم سازی به کمک هوش مصنوعی

در این مقاله، رویکردی نوین و تلفیقی برای مدلسازی عددی و تحلیل رفتار لرزه ای سازه های بتن مسلح ارائه شده است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی دقیق واکنش سازه ها تحت اثر بارهای لرزه ای و بهینه سازی فرآیند مقاوم سازی آن ها با بهره گیری از روش های نوین محاسباتی و الگوریتم های هوش مصنوعی می باشد. این مطالعه در تلاش است تا با ترکیب ابزارهای تحلیلی دقیق و الگوریتم های یادگیری هوشمند، گامی موثر در جهت بهبود عملکرد لرزه ای سازه ها بردارد. در این راستا، از نرم افزارهای پیشرفته ای همچون ETABS برای مدل سازی سازه ای، OpenSees برای تحلیل های غیرخطی دینامیکی وMATLAB برای پیاده سازی الگوریتم های هوشمند بهره گرفته شده است. یک قاب خمشی بتن مسلح با جزئیات کامل، به صورت سه بعدی مدل سازی شده که در آن، مشخصات دقیق مصالح، رفتار مفاصل پلاستیک و همچنین تاریخچه واقعی چند زلزله معتبر لحاظ گردیده اند. این مدل سازی به گونه ای انجام شده است که تمامی ویژگی های رفتاری واقعی سازه ها را تا حد امکان بازتاب دهد. سپس با اجرای تحلیل های زمان تاریخی غیرخطی بر این مدل، پارامترهای مهم پاسخ لرزه ای مانند تغییرمکان نسبی طبقات، برش پایه، دریفت سازه ای، و سختی موثر کل سازه استخراج گردیده است. به منظور ارزیابی و ارتقاء عملکرد لرزه ای، این پاسخ ها وارد فرآیند بهینه سازی شده اند که در آن از الگوریتم های هوش مصنوعی، به ویژه الگوریتم ژنتیک (GA) و الگوریتم ازدحام ذرات (PSO)، استفاده شده است. این الگوریتم ها با شبیه سازی روندهای طبیعی تکامل و رفتار اجتماعی، قادرند فضای جست وجو را به طور هوشمندانه پیمایش کرده و راه حل های بهینه را برای مساله مقاوم سازی ارائه دهند. نتایج حاصل از تحلیل های عددی و بهینه سازی نشان می دهد که استفاده هم زمان از ابزارهای عددی دقیق و الگوریتم های هوشمند، می تواند به صورت معناداری عملکرد مقاوم سازی سازه ها را بهبود داده، موجب کاهش آسیب پذیری آن ها در برابر زلزله شود، تغییرمکان نسبی طبقات را کاهش دهد و سختی جانبی کلی سازه را افزایش بخشد. این یافته ها به ویژه برای مهندسان سازه و محققانی که در حوزه طراحی لرزه ای فعال هستند، بسیار ارزشمند است و می تواند به توسعه روش های طراحی مبتنی بر هوش مصنوعی برای سازه های بتن مسلح کمک شایانی نماید. همچنین نتایج این پژوهش قابلیت تعمیم به سایر سیستم های سازه ای را نیز دارا می باشد

کلیدواژه ها:

تحلیل غیرخطی ، مقاوم سازی لرزه ای ، هوش مصنوعی ، قاب بتن مسلح ، مدلسازی عددی ، الگوریتم های بهینه سازی ( GA ، PSO )