Economic Analysis of Double Layer Barrel Vault Space Structures in Form, Modulation, and Ratio to Different Spans.

Document Type : Original Article

Authors

1 Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran

2 Department of Mechanical Engineering, Khatam Ol Anbia University, Tehran, Iran

3 Department of Civil Engineering, University of Urmia

Abstract

با توجه به تعداد زیاد اعضاء و پیونده در سازه‎های فضا کار، انتخاب فرم و مدولاسیون مناسب تأثیر زیادی در کاهش وزن و درنتیجه کاهش هزینه‎ی سازه دارد. ولی از طرفی کمینه بودن وزن همیشه به‌منزله‌ی اقتصادی بودن سازه نیست و پارامترهای دیگری چون تعداد گره‎های اتصال، تعداد اعضاء و همچنین میزان هدر رفت مصالح تأثیر بسزایی در هزینه‎ی نهایی سازه خواهد داشت. هدف اصلی این مقاله بررسی و مطالعه‌ی رفتار سازه‌های فضا کار چلیک دولایه بر روی ستون‌های کناری و تعیین بهترین فرم و نسبت خیز به دهانه جهت تعیین اقتصادی‌ترین طرح ممکن است. برای این منظور 28 مدل در فرم‌های متداول این نوع سازه‌ها با شبکه‌بندی دوراهه و اریبی در مدولاسیون‌های مختلف 2و 3 متری و در نسبت خیز به دهانه‌های بین 2/0 تا 5/0 تحت ترکیبات مختلف بارگذاری آیین‌نامه‌ای، تحلیل و طراحی‌شده است. سپس فرم‌هایی که قیدهای مقاومت و جابجایی را نقض می‌کنند کنار گذاشته‌شده و به مقایسه‌ی اقتصادی فرم‌های تائید شده با در نظر گرفتن تعداد گره‌ها و اعضاء مازاد در هر مدل پرداخته‌شده تا تأثیر فرم، مدولاسیون اعضاء و نسبت خیز به دهانه‌ در بهینه کردن وزن و نحوه‌ی توزیع آن بین ستون‌ها و اعضای شبکه و هزینه‌ی این نوع سازه‌ها نشان داده شود و بهترین مدل با بیشترین صرفه‌ی اقتصادی به‌عنوان طرح مهندسی تعیین شود. نتایج ارائه‌شده بیانگر اقتصادی بودن فرم دوراهه روی دوراهه با مدولاسیون 3 متری و نسبت خیز به دهانه‌ی 3/0 نسبت به سایر فرم‌های بررسی شده می باشد.

Keywords


[1] Office of Deputy for Strategic Supervision Bureau of Technical Execution System. (2010). Code of Practice for Skeletal Steel Space Structures, Standard No. 400, Tehran, Iran.
[2] Nooshin, H. (1984). Formex Configuration Processing in Structural Engineering. Elsevier Applied Science Publishers. London, pages273.
[3] Nooshin, H. (2013). Course on Space Structures, Book A&B, ACECR of Kerman, Iran.
[4] Eberhart, RC. Kennedy, J. (1995).  A new optimizer using particles swarm theory.  Proceedings of the Sixth International Symposium on Micro Machine and Human Science, Nagoya, Japan, pages 39–43.
[5] Kennedy, J. Eberhart, RC . (1995). Particle swarm optimization. Proceedings of the IEEE International Conference on Neural Networks, Vol. IV, Piscataway, NJ,  pages 1942–1948.
[6] Perez, RE. Behdinan, K. (2007).  Particle swarm approach for structural design optimization. Journal of Computer & Structure, vol. 85, pages 1579-1588.
[7] Sheidaii, MR. Abedi, K. Babaei, M. (2017).  Desirability-Based Design of Space Structures Using Genetic Algorithm and Fuzzy Logic. International Journal of Civil Engineering, Volume 15, Issue 2, pages 231–242.
[8]  Rajeev, S. Krishnamoorthy, SC. ( 1992). Discrete optimization of structure using genetic algorithms. Journal of Structural Engineering ASCE, Vol. 118, No. 5, pages 1233-1250.
 [9] Hayalioglu, MS. (2004). Optimum load and resistance factor design of steel space frames using genetic algorithm. Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 21, No. 4, pages 292-299.
[10] Behravesh, A. Ebadi, MM. Rashtchi, V. (2009). optimization of space structures with fuzzy constraints via real coded genetic algorithm. Proceedings of the world congress on engineering, vol iiwce, London, u.k.
[11] Nooshin. H. (2011). Space Structures and Configuration Processing International Journal of  Space Structures. voL 16 No. 3.
[12] Goldberg, DE. (2004). Genetic Algorithm in Search Optimization and Machine Learning. Addison Weslay, Reading, Massachusetts.
[13] Hoseinzadeh,N. (2015). Optimal design of double layer Barrel vaults considering non-linear behaviour  using improved colliding bodies algorithm. university of Tehran, Iran.
[14] GNU General Public, Formian. (1999). The university of Surrey Guilford, version 2.2.
[15] Computers and Structures, Inc. SAP2000. (2011). Integrated structural analysis and design software, Berkeley, version 14.1.1.
[16] AISC-LRFD2010, Manual of Steel Construct-Load and Resistance Factor Design. American Institute of Steel Construction, Chicago.
[17] Euro code 1. (2005). Actions on structures. General acts - Snow loads. Part 1.3: CEN, pr EN 1991-1-3.
[18] Euro code 1. (2004). Actions on structures. General acts-Wind actions. Part 1.4: CEN, pr EN 1991-1-4.
[19] Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings. (2014). Standard No. 2800, 4th Edition, Road Housing and Urban Development Research Center, Tehran, Iran.
[20] Tien, TL. (2009). Space Frame Structures. Department of Civil Engineering, Chinese Academy of Building Research, Beijing, China.
[21]  Kaveh,A. Eftekhar,B. (2011). Optimal design of double layer barrel vaults using an improved Hybrid Big Bang- Big Crunch Method. Asian journal of civil engineering. Vol,13, no,4. Page 465-487.