Skip to main content
SUPERVISOR
Bijan Boroomand
بیژن برومندقهنویه (استاد راهنما)
 
STUDENT
شهرام عابدی کوپایی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1377
In this research topology optimization approach has been used to determine suitable configurations for a multy-storysteel structures under seismic excitation. Since the nonlinear behavior of the material playes an important role in the response of the structure, an indirect scheme, assuming elastic behavior, has been employed to minimize the maximum displacements of the stories. Instead of minimizing the displacements, which are obviously history dependent, the objective of optimization process has been considered ,implicitly, to be the maximization of energy dissipation when the structure begins to experience the first cycle of the yielding. An elastic analysis has been used during the optimization process to proceed towards the objective of the problem (i.e. maximization of the volume of the yielding materials. Spectral analyses have been performed to calculate the earthquake loads using some available well-known response spectrums. For further use in sensitivity analysis, the spectrums have been smoothed via fitting polynomials. Finite element method has been employed for stress analysis during the optimization process. The thickness of the element has been considered as the design variable and the sensitivity of the objective functio has been evalulated by a general sensitivity analysis for the earthquake load through calculation of the sensitivities of the natural frequencies. The results have been obtained and discussed for several multy-story structures. To show the performance of the indirect optimization procedure, the reduction in the response of the structures have been examined through time-domain analyses. It is shown that the proposed process is successful in decreasing the maximum displacements when comparing the response of the optimal configuration with those of some conventional structural systems. To recommend a suitable factor for the loads in design of the structures for maximum dissipation of the energy, the optimization problem has been solved for several fractions of the loads followed by the time domain response analysis. The results illustrate that for the most of the studied cases the designs based on an optimal fraction of the earthquake loads show maximum reduction in the response of the structures.
فارسی : در این تحقیق، بهینه یابی توپولوژی سیستم های باربر جانبی در قالب های ساختمانی فولادی، در جهت دستیابی به مناسب ترین فرم سازه ای، برای مقابله با تحریک های ناشی از زلزله مورد بررسی قرار می گیرند. هدف از این بهینه یابی، کاستن تغییر مکان ماکزیمم سازه در برابر بارهای ناشی از زلزله می باشد. برای دستیابی به این هدف، سعی بر این است که اکثر نقاط این سیستم ها به نقطه تسلیم نزدیک گردند، تا بدین ترتیب از خاصیت جذب انرژی ماده ناشی از رفتار غیر ارتجاعی آن استفاده گردد. برای محاسبه نیروهای وارد بر سازه، ناشی از وقوع زلزله، از روش آنالیز طیفی استفاده گردید. در این محاسبات از منحنی طیف پاسخ هموار شده برای زلزله خاص استفاده شد. در روند حل بهینه یابی روش اجزای محدود برای مدل سازی سیستم به کار گرفته شد و ضخامت اجزای مختلف به عنوان متغیر طراحی بهینه سازی منظور گردید. در این میان برای استفاده از الگوریتم بهینه یابی، حساسیت تابع هدف نسبت به این متغیرها محاسبه شد. نتایج بدست آمده از بهینه یابی توپولوژی، برای چند سازه مختلف ترسیم گردید. برای نشان دادن میزان موفقیت در رسیدن به هدف، نتایج بدست آمده سیستم های بهینه شده در حوزه زمان تحلیل شده اند. نتایج حل آنالیز تاریخچه زمانی نشان می دهند که ماکزیمم پاسخ سازه در حالت بهینه از ماکزیمم پاسخ سیستم های سازه ای معمول مورد استفاده در مهندسی، کمتر است. پارامتر دیگری که برای افزایش استهلاک انرژی سیستم در طراحی استفاده شده نسبتی از طیف طرح است که به ازای آن، طراحی بهینه صورت می گیرد. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل حوزه زمانی برای مقادیر مختلف از این پارامتر نشان می دهند که در اکثر حالات، نسبتی را می توان یافت که به ازای آن ماکزیمم پاسخ نسبی سیستم بهینه، کمترین مقدار را داشته باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی