بهينه‌سازي هندسي سازه‌هاي فضاكار و گنبدي شكل با در نظر گرفتن كمانش اعضا و ارتفاع متغير گره‌ها با استفاده از الگوريتم وراثتي

Geometry Optimization of Space Structures with Dome Shape by Considering Buckling of Member and Variable Jonits Location by Using Genetic Alghorithm

بهينه‌سازي سازه‌ها در مهندسي عمران يعني طراحي آنها به صورتي كه هم مسايل فني رعايت شوند و هم كمترين وزن و هزينه اجرايي را داشته باشند. سازه‌هاي فضاكار گنبدي يكي از انواع سازه‌هايي است كه در مهندسي عمران كاربرد روزافزوني دارد. بنابراين بهينه‌سازي اين نوع سازه‌ها كه از عضوهاي زيادي تشكيل شده است كمك بزرگي از نظر اقتصادي خواهد نمود. در سازه‌هاي گبندي شكل با قطر دهانه ثابت، يافتن وزن حداقل سازه بستگي به موقعيت گره‌ها و بارگذاري آ‌ن‌ها دارد. يكي از مشكلات موجود در مسيله بهينه‌سازي همگرايي موضعي مي‌باشد. لذا استفاده از ابزاري كه بتواند بر مشكل مذكور غلبه كند، ضروري به نظر مي‌رسد. الگوريتم وراثتي كه يكي از روش‌هاي بهينه‌سازي الهام گرفته از طبيعت است، بر اين مشكل فايق آمده است.در اين تحقيق، هدف، بهينه‌سازي سازه‌هاي فضاكار گنبدي شكل با در نظر گرفتن كمانش كليه اعضا و تعيين مناسب‌ترين ارتفاع لايه‌ها مي‌باشد. بديهي است با تغيير موقعيت گره‌ها، سطح بارگير گره‌ها نيز متغير خواهد بود. لذا تعيين بهترين موقعيت گره‌ها با در نظر گرفتن انحناي گنبد، به منظور دستيابي به حداقل وزن سازه به عنوان هدف اصلي اين نوشتار منظور گرديده است. به منظور نيل به اهداف فوق اقدام به تهيه نرم‌افزاري شده كه كليه مراحل تحليل و طراحي و بهينه‌سازي سازه‌هاي مذكور را با در نظر گرفتن شرايط اخير بوسيله الگوريتم وراثتي انجام مي‌دهد.

Structural optimization in Civil Engineering is a designing technique that, besides controlling the technical behavior of the structure, should possess the minimum weight. A dome structure is one type that is so applicable in Civil engineering purposes. In such structures eith a constant span diameter and under a constant distributed loading, determining a minimum weight depends on the location of the joints and a portion of the load applied to each joint. One of the major drawbacks in optimization techniques is a possible convergence of the problem in a local region. Therefore, using a technique capable of overcoming this major problem could be crucial. Genetic Algorithm (GA), a method based on the nature, is a rechnique which has overcome this problem to some extent. In this research, the objective is to minimize the weight of dome structures with concern to the buchling of all the members, while the height of the layers may vary to its best location in Z direction. Obviously alteration of the joint location will cause a change on the amount of load applied to each joint in order to keep the total loading constant. Also in order to make the optimum shape practical, the new location of the joint will move in the xy plane to fit a parabolic function. Therefore, obtaining the best location of the joints with regard to the defined parabolic function could also be considered as a secondary objective of the paper. The proposed technique was then applied to a number of dome problems and also to a barrel vault. The results obtained were found to be very satisfactory.