بهینه سازی عملکرد لرزه ای قاب های فولادی با استفاده از الگوریتم ژنتیک در MATLAB

بهینه سازی سازه ها با هدف دستیابی به طرحی اقتصادی و در عین حال ایمن، همواره یکی از چالش های اساسی در مهندسی زلزله بوده است. در این پژوهش، بهینه سازی عملکرد لرزه ای قاب های فولادی با استفاده از الگوریتم ژنتیک در محیط نرم افزار MATLAB مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این مطالعه، کمینه سازی وزن کل سازه به عنوان شاخص اقتصادی، با در نظر گرفتن قیود عملکردی لرزه ای مطابق با ضوابط آیین نامه ای است. بدین منظور، یک قاب فولادی پنج طبقه و سه دهانه تحت بارگذاری جانبی معادل مدل سازی گردید و متغیرهای طراحی شامل مقاطع بهینه برای گروه های مختلف تیر و ستون تعریف شدند. روند بهینه سازی با استفاده از تابع جریمه برای کنترل قیودی نظیر دریفت بین طبقه ای، تنش مجاز اعضا و الزامات هندسی اجرا شد. یافته های پژوهش نشان داد که الگوریتم ژنتیک با سرعت همگرایی مناسب (حدود ۱۰ نسل)، قادر است فضای طراحی گسسته را به خوبی جست وجو کرده و به پاسخ پایدار دست یابد. نتایج تحلیل مقایسه ای میان طرح اولیه و طرح بهینه بیانگر آن است که الگوریتم با بازتوزیع هوشمندانه سختی و مقاومت در ارتفاع سازه، موفق شده است دریفت های غیرمجاز را به محدوده ایمن برساند. اگرچه در این فرآیند، وزن سازه برای تامین الزامات سخت گیرانه لرزه ای افزایش یافت، اما شاخص های بهبود در بخش تنش و تغییرمکان نسبی نشان دهنده دستیابی به یک طرح مقاوم و عملکردی است. نتایج این تحقیق تایید می کند که تلفیق قدرت تحلیلی MATLAB و قابلیت جست وجوی الگوریتم ژنتیک، ابزاری کارآمد و قابل اطمینان برای طراحی بهینه سازه های فولادی در مناطق لرزه خیز فراهم می آورد.

کلیدواژه ها:

الگوریتم ژنتیک ، بهینه سازی سازه ، قاب فولادی ، عملکرد لرزه ای ، MATLAB ، دریفت بین طبقه ای