بررسی هزینه چرخه عمردر قاب‌های مهاربندی بهینه‌سازی‌شده بر اساس عملکرد

هدف از‌ این تحقیق، ارزیابی هزینۀ چرخۀ عمر قاب‌های فولادی با مهاربندی همگرای ضربدری بهینه‌سازی‌شده در چهارچوب نگرش طراحی مبتنی بر عملکرد می‌باشد. امروزه تاثیر زلزله بر طراحی یک سازه با هدف بهینه‌نمودن وزن سازه و کاهش هزینۀ ساخت اولیۀ سازه، در نظر گرفته می‌شود. چنین سازه‌ای اگرچه کم‌ترین هزینۀ ساخت را خواهد داشت ولی در رابطه با هزینۀ اعمالی در اثر وقوع زلزله در طول مدت بهره‌برداری از آن، نمی‌توان برآوردی داشت. تحلیل هزینۀ چرخۀ عمر، روشی مناسب جهت بررسی هزینه و عملکرد سازه‌هایی است که برای مدت طولانی باید خدمت‌رسانی داشته باشند. این تحقیق مشتمل بر دو گام اصلی است؛ در گام اول، دو قاب سه دهانۀ 10 طبقه با سیستم مهاربند ضربدری با موقعیت قرارگیری مهاربند در دهانۀ وسط و دهانه‌های کناری،  با استفاده از الگوریتم فراابتکاری مرکز جرم در چهارچوب روش طراحی مبتنی بر عملکرد و با درنظرگیری وزن سازه به‌عنوان تابع هدف و روش تابع جریمۀ خارجی، بهینه‌سازی شده‌اند. در این فاز از مطالعه، از نرم‌افزار opensees، جهت انجام مدل‌سازی و تحلیل‌های غیرخطی، و از نرم‌افزار متلب برای پیاده‌سازی موضوع بهینه‌سازی استفاده شده است. در گام دوم به بررسی هزینۀ چرخۀ عمر قاب‌های حاصل از روند بهینه‌سازی، با استفاده از رابطۀ ون و کانگ پرداخته شده است. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده، مشاهده شد که قرارگیری مهاربند در دهانه‌های کناری موجب کاهش تقریباً 10% هزینۀ چرخۀ عمر اعضای سازه‌ای نسبت به قاب‌های مهاربندی با قرارگیری مهاربند در دهانۀ وسط، می‌شود.

investigating life cycle cost in optimized bracing frames based on performance

the purpose of this research is to evaluate the life cycle cost of performance-based optimally designed concentrically braced frames. today, the effect of earthquake on the design of a structure is considered with the aim of optimizing the weight and reducing the initial construction cost of the structure. although such a structure will have the lowest construction cost, it is not possible to estimate the cost due to an earthquake during its operation. life cycle cost analysis is a suitable method to examine the cost and performance of structures that should be in service for a long time. in the first step of this study, two three-span ten-story frames with a concentrically bracing system with the position of the bracing in the middle span and the side spans, using the center of mass meta-heuristic algorithm in the framework of the performance-based design method, and considering the weight of the structure as the objective function and the external penalty function method have been optimized. in this study, opensees software was used to perform nonlinear modeling and analysis, and matlab software was used to implement the optimization problem. in the second step, the life cycle of the frames resulting from the optimization process has been investigated using the wen and kang relationship. according to the obtained results, placing the brace in the side spans reduces the structural component life cycle by almost 10% compared to the brace frames with the placement of the brace in the middle span.