بهینه‌سازی وزن قاب‌های سه‌بعدی در ساختمان‌های قاب خمشی فولادی متوسط با استفاده از تحلیل دینامیکی طیفی و روش‌های محاسبات نرم و مقایسه نتایج

با توجه به لزوم طراحی بهینه و اقتصادی سازه‌ها، کاهش وزن نهایی سازه طراحی شده که رابطه مستقیم با هزینه ساخت در پروژه‌ها دارد، اهمیت زیادی پیدا می‌کند. از طرفی با کاهش وزن مقاطع استفاده شده در سازه، پارامترهای مقاومتی المان مربوطه کاهش می‌یابد و سازه توان تحمل در مقابل بارهای وارده را از دست می‌دهد. پژوهش حاضر، سعی دارد با استفاده از تکنیک‌های محاسبات نرم، الگوریتمی ارائه کند که علاوه بر حداقل سازی وزن سازه، تمامی قیود آیین‎نامه نیز ارضا شود، علاوه بر آن از سرعت مناسبی نیز برخوردار باشد. در انتها نیز روش‌های مختلف محاسبات نرم، شامل الگوریتم ژنتیک بهبودیافته، الگوریتم مورچگان بهبودیافته و انواع مختلفی از شبکه‌های عصبی دولایه و سه لایه با روش‌های مختلف آموزش در روند بهینه‌سازی با یکدیگر و با روش رایج طراحی سازه مقایسه و نتایج آورده شده است که نتایج نشان از بهینه شدن قابل توجه وزن سازه در حدود 14 تا 33 درصد با استفاده از الگوریتم مورچگان و ژنتیک دارد و از بین این تکنیک‌ها سرعت و دقت بالای الگوریتم مورچگان بهبودیافته نسبت به باقی تکنیک‌های محاسبات نرم مشخص شده است. ضمنا برای تحلیل سازه‌ها، علاوه بر مدل‌سازی سه‌بعدی از روش تحلیل دینامیکی طیفی استفاده شده و روند بهینه سازه برای چهار نوع سازه، منظم، نامنظم در ارتفاع، نامنظم در پالن و نامنظم در پلان و ارتفاع صورت گرفته است تا حالت‌های مختلف مورد بررسی قرار گیرد.

Optimizing the Weight of 3D Steel structures by spectrum dynamic analysis and soft computing algorithm

Regarding the importance of the optimized and economical design of structures, reducing the total weight of structures has been considered. This approach leads to a decrease in the cost of building projects. In another point of view, reducing the weight of structures will be associated with decreasing the dimension of different elements so it can increase the likelihood of strength failure in the structures. This paper intends to apply the soft computing technique, firstly, to bring a new algorithm for minimizing the weight of structures with respect to satisfying different technical constraints and secondly, to improve the speed of answer. To achieve the second goal, various methods including the modified genetic algorithm, the modified ant colony, and artificial neural network, were applied and tested. Some performance indicators such as speed of answer, accuracy, etc. were selected to compare the output of those mentioned approaches with traditional calculations. The obtained results showed that the modified ant colony algorithm has better performance in terms of speed of answer and accuracy. While several previous investigations have been looked at the problem of structure weight optimization from a twodimensional perspective, this paper developed threedimensional modeling by applying the spectrum dynamic analysis. Four types of structures were examined to bring comprehensive results.