بهینه سازی چند هدفه مبتنی بر عملکرد قاب های خمشی بتن آرمه با استفاده از الگوریتم های فراکاوشی

امروزه آیین نامه های طراحی لرزه ای در حال تغییر به سمت طراحی مبتنی عملکرد می باشند.در این نوع طراحی که به صورت غیر خطی صورت می پذیرد، از سطوح عملکردی مختلف برای طراحی سازه استفاده می شود. همچنین به دلیل اهمیت مسائل اقتصادی توجه طراحان به سمت بهینه سازی بیش از گذشته می باشد، به طوریکه مسئله ی بهینه سازی به شاخه های مختلف طراحی وارد شده است و در طراحی ها مورد توجه طراحان قرار می گیرد. با ترکیب این دو موضوع با هم طراحی بهینه مبتنی بر عملکرد(pbdo) به وجود آمده است که روش مناسبی برای طراحی سازه به صورت بهینه می باشد. در روش طراحی مبتنی عملکرد خطر لرزه ای به سطوح مختلف طبفه بندی می شود و برای هر کدام از این سطوح خطر لرزه ای عملکرد خاصی برای سازه در نظر گرفته می شود. به طور مثال برای زلزله های خفیف سطح عملکرد قابلیت استفاده برای سازه مد نظر می باشد که بدین معناست که در صورت وقوع زلزله ی خفیف سازه بلافاصله بعد از اتمام زلزله بتواند به کارایی خود به مانند سابق ادامه دهد. هم چنین در این روش می توان نظرات کار فرما را نیز برای کنترل عملکرد سازه مد نظر قرار داد. به طور مثال می توان سطح عملکرد قابلیت استفاده بی وقفه را برای سازه در مواجهه با زلزله متوسط در نظر گرفت. در این روش کنترل دریفت از اصلی ترین پارامتر ها برای بررسی عملکرد سازه می باشد و می توان عملکرد اجزای سازه ای و غیر سازه ای را با آن کنترل کرد. به همین دلیل در طراحی بهینه مبتنی بر عملکرد دریفت ها مورد توجه خاص می باشد. مسائل بهینه سازی می توانند به دو صورت تک هدفه یا چند هدفه(mo) در نظر گرفته شوند. بهینه سازی تک هدفه به معنای یافتن جواب بهینه در فضای قابل قبول می باشد، به طوریکه جوابی بهتر از آن جواب برای آن مسئله نتوان پیدا کرد. در این نوع بهینه سازی یک تابع در فضای قابل قبول خودش بهینه سازی می شود و یک جواب منحصر به فرد برای آن بدست می آید. از طرف دیگر، بهینه سازی چند هدفه به معنای یافتن جواب های بهینه برای یک مسئله با چند تابع مختلف در فضای قابل قبول این توابع می باشد، به طوریکه جواب های دیگر که بهتر از این جواب ها باشند وجود نداشته باشد. در این نوع بهینه سازی از اصول بهینه پارتو استفاده می شود. در این روش جواب بهینه جوابی است که توسط جواب دیگر مغلوب نشده باشد. مغلوب شدگی بدین معناست که تمام توابع هدف یک جواب دارای مقداری بیشتر از توابع هدف جواب دیگر باشد. ریتم کارامد نیاز می باشد که بتواند مسائل پیچیده سازه ای را در زمان مناسب و با دقت کافی حل کند. به همین جهت در این تحقیق الگوریتم mo-clfba معرفی می شود که قابلیت بسیار بالایی در مواجهه با مسائل پیچیده بهینه سازی سازه ای دارد. این الگوریتم توانایی مواجهه با مسائل با تعداد متغییر بالا را دارد که این ویژگی ها در قالب مسائل ریاضی و همچنین سازه خرپایی به اثبات رسیده است. برای صحت سنجی این الگوریتم از 4 نوع مساله ی ریاضی و 2 نوع مسئله ی سازه ی خرپایی به عنوان نمونه استفاده شده است. در مسائل ریاضی الگوریتم mo-clfba در تمام کمیت های مقایسه ای از دیگر الگوریتم ها پیشی دارد. همچنین در دو نوع سازه خرپایی جواب های این الگوریتم بهتر از الگوریتم های مقایسه ای می باشد. در نهایت از الگوریتم mo-clfba برای طراحی بهینه مبتنی بر عملکرد 2 مدل قاب خمشی بتن آرمه ( 3 و 6 طبقه) استفاده شده است. جبهه پارتو حاصل از الگوریتم ارائه شده با جبهه حاصل ازالگوریتم moba مقایسه شده است و در هر 2 مدل جواب های الگوریتم moba توسط جواب های الگوریتم mo-clfba مغلوب شده اند. برای هر دو این مدل ها از توابع هدف متفاوت بهره گرفته شده است که در این پایان نامه جواب های مربوط به بهترین زوج تابع هدف مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از این الگوریتم نشان دهنده ی قابلیت مناسب آن برای بهینه سازی سازه های بتن آرمه می باشد.این الگوریتم توانسته است در یک پروسه ی بهینه سازی مقدار قابل توجهی سازه ی بهینه در اختیار ما قرار دهد که با استفاده از الگوریتم های تک هدفه زمان و هزینه ی محاسباتی بیشتری بر مسئله ی ما تحمیل می شود.