طراحی بهینه براساس عملکرد قاب‌های خمشی فولادی کوتاه مرتبه با استفاده از الگوریتم ارتعاش ذرات اصلاح شده

در علم مهندسی سازه و زلزله، با مطرح شدن طراحی لرزه‌ای براساس عملکرد، بسیاری از پژوهشگران تحقیقات خود را در این زمینه متمرکز کرده‌اند. هدف از این نوع طراحی، قادر ساختن مهندسان به طراحی سازه‌هایی است که عملکردشان قابل پیش‌بینی باشد. یک نوع خاص نامنظمی در سازه، پس‌نشستگی آن در ارتفاع می‌باشد که تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر عملکرد سازه دارد و موضوعی است که همواره مورد بررسی پژوهشگران قرار می‌گیرد. در این مقاله، به طراحی بهینه مبتنی بر عملکرد دو مثال قاب‌ خمشی فولادی سه طبقه پرداخته شده است. در هر دو مثال، قاب‌های فولادی در دو گام مستقل، با الگوی بارگذاری جانبی براساس شکل مود اول مورد تحلیل واقع شده‌اند. در صورت رضایت بخش بودن نتایج حاصل از تحلیل در گام اول، قاب‌ها در گام دوم نیز تحلیل شده و مورد بررسی قرار گرفته‌اند. از آنجایی‌که رایج‌ترین روش تحلیل برای ارزیابی عملکرد لرزه‌ای، روش تحلیل استاتیکی غیرخطی می‌باشد، این روش با استفاده از نرم‌افزار opensees به عنوان روش تحلیل قاب‌ها درنظر گرفته شده است. پروسه بهینه‌سازی در این مطالعه، با استفاده از دو الگوریتم فراابتکاری evps و ecbo انجام شده است. قیود مسئله معیارهای پذیرش قاب خمشی فولادی طبق آیین‌نامه fema 356، دریفت طبقات، ضریب لاغری ستون‌ها و ضوابط طراحی اتصالات تیر و ستون می‌باشند. نتایج نشان می‌دهد که بهترین پاسخ بهینه توسط الگوریتم evps یافته‌ شده است و الگوریتم evps عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم ecbo داشته است. نسبت دوران پلاستیک مفاصل تشکیل شده در المان‌ها به مقادیر مجاز آن‌ها برای بهترین پاسخ کمتر از یک می‌باشد که نشان می‌دهد این مفاصل در محدوده تعریف شده مجاز برای هر سطح عملکرد قرار گرفته‌اند.

performance-based optimal design of low-rise steel moment frames using enhanced vibrating particles system algorithm

in the science of structural and earthquake engineering, with the emergence of performance based design (pbd), many researchers have focused their research on this field. the aim of pbd is to enable engineers to design structures that offer predictable performance. height set back in structures is a particular type of irregularity that has a significant effect on the performance of the structures and is a subject that has always been investigated by researchers. in this study, the optimal performance based design of two three story steel moment frames is performed. for each example, the frame is analyzed with a lateral loading pattern based on the first mode shape in two independent steps. if the results of the analysis in the first step are satisfactory, the frame has been analyzed in the second step. since the most common analysis method used in pbd is nonlinear static analysis, this method is considered as a frame analysis method using opensees software. in this study, the optimization process is performed using two meta heuristic algorithms, evps and ecbo. the constraints of the problem are the acceptance criteria of steel moment frame according to fema 356, inter story drift, slenderness ratio of columns, and design criteria of the column and beam joints. the results show that the best solution obtained by the evps algorithm and the evps has better performance than ecbo. also, the ratio of plastic hinge rotation to the allowable values for the best solution was smaller than the unity for all plastic hinges, which indicates an acceptable amount of plastic hinge rotation.