تعیین موقعیت بهینه سیستم مهاربند بازویی با استفاده از الگوریتم دلفین بهبود یافته در سازه های فولادی بلند بر اساس عملکرد لرزه‌ای

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی تمام وقت دانشگاه ارومیه

2 دانشجوی دکتری/ گروه مهندسی عمران، دانشگاه ارومیه

چکیده

از ابتدای تمدن بشری برجها و ساختمانهای بلند مورد توجه بوده‌ و تامین سختی مناسب و بخصوص سختی جانبی، از عوامل اساسی در طراحی این سازه‌ها می‌باشد در این خصوص سیستم‌های مهاربند بازویی کارایی زیادی در کاهش پاسخ سازه در برابر بارهای جانبی دارند. همچنین وقوع زلزله و آثار مخرب آن در سالیان اخیر، اهمیت بکارگیری معیار رفتار و عملکرد مبنی برکنترل نحوه توزیع مقاومت و تغییرشکل در اجزای سازه‌ای را بیشتر نموده است. لذا ارائه طرح بهینه با قابلیت توجیه اقتصادی که هدف اصلی آن دستیابی به یک سطح قابل اطمینان از ایمنی و عملکرد در برابر مخاطرات طبیعی باشد ضروری است. در این تحقیق در دو سازه 24 و 36 طبقه با استفاده از الگوریتم فراکاوشی انتشار امواج دلفین بهبود یافته(MDE) ، طراحی عملکردی سازه‌های فولادی مجهز به سیستم مهار بازویی ضمن تعیین جانمایی بهینه مهاربند صورت گرفته است. تمامی قید-های طراحی عملکردی بر اساس آئین‌نامه FEMA در نظر گرفته شده‌اند. نتایج حاکی از رفتار مناسب سازه‌های با مهار بازویی، اثرگذاری موقعیت مهار بر عملکرد آن و فرآیند دستیابی به سازه بهینه می‌باشد بطوریکه سازه 36 طبقه در وضعیت بهینه استقرار مهاربازویی، کاهش وزن سازه‌ای حدود 9/3 درصد را نسبت به حالت استقرار در فواصل مساوی ارتفاعی به همراه داشته است. در هر دو سازه معیار دریفت طبقات و تغییرطول محوری اعضای مهاربندی حاکم بوده و لزوم لحاظ اثرات مودهای بالاتر در بررسی رفتار سازه مورد تاکید قرار گرفته است بطوریکه با افزایش تعداد طبقات و تاثیرگذاری مودهای بالاتر، موقعیت بهینه استقرار مهار بازویی به سمت طبقات فوقانی سوق می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Seismic Performance-Based Layout Optimization of Outrigger System using Modified Dolphin Echolocation algorithm for Steel Tall Buildings

نویسندگان [English]

  • Saeed Gholizadeh 1
  • Keyvan Farzad 2
1 Professor
2 Dept. of Civil Engineering, Urmia Univ., Sero Rd., Nazlu Campus, P.O. Box 165, 5756151818 Urmia, Iran
چکیده [English]

Towers and tall buildings have been considered since the beginning of human civilization and providing the suitable stiffness and especially the lateral stiffness is one of the basic factors in the design of these structures. In this matter outrigger systems are very effective in reducing the response of the structure to lateral loads. Also, the occurrence of earthquakes and its destructive effects in recent years has increased the importance of applying the behavior and performance criteria to control the distribution of resistance and deformation in structural components. Therefore, it is necessary to provide an optimal design with economic justification capability, the main purpose of which is to achieve a reliable level of safety and performance against natural hazards. In this research, in two structures with 24 and 36 floors, using modified dolphin echolocation metaheuristic algorithm (MDE), the performance based design of steel structures equipped with outrigger system while layout optimization of the brace has been done. All performance design constraints are considered in accordance with FEMA regulations. The results indicate the appropriate behavior of structures with outrigger, the effect of outrigger position on its performance and the process of achieving optimal structure. as the 36-story structure in the optimal position of the outrigger installation, the weight of the structure has decreased by about 3.9% compared to the installation position at equal height distances. In both structures, the criterion of story drift and axial length change of bracing members prevails and the necessity to consider the effects of higher modes in studying the behavior of the structure is emphasized so that by increasing the number of floors and higher modes influence, the optimal position of outrigger is shifted to the upper floors.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tall building
  • Outrigger
  • Metaheuristic algorithm
  • Layout optimization
  • Performance based design

مراجع

[1] Kaveh, A. and Nasrollahi, A. (2014). “Performance-Based Seismic Design of Steel Frames Utilizing Charged System Search Optimization.” Applied Soft Computing. 22, 213-221
[2]Chen, W.F. and Lui, E.M. (2006). “Earthquake Engineering For Structural Design.” CRC Press
[3] Taranath, B. S. (1998). “Structural Analysis & Design of Tall Buildings.” McGraw-Hill, USA
[4] Smith, B. S. and  Coull, A. (1991). “Tall Building Structures: Analysis and Design.” John Wiley & Sons
[5] Nanduri, R.K. and Suresh, B. and Hussain, I.(2013). “Optimum Position of Outrigger System for High-Rise Reinforced Concrete Buildings Under Wind and Earthquake Loadings.” American J Eng Res. 02, 76-89
[6] Shivacharan, K. and Chandrakala, S. and Karthik, N.M.(2015). “Optimum Position of Outrigger System for Tall Vertical Irregularity Structures.” J Mec & Civil Eng.12, 54-63
[7] Jagadheeswari, A.S. and Christy, C.F.(2016). “Optimum Position of Multi Outrigger Belt Truss in Tall Buildings Subjected to Earthquake and Wind Load.” Int J Earth Sci &Eng. 9, 373-377
[8] Fawzia, S. and Fatima, T.(2016). “Optimum Position of Steel Outrigger System for High Rise Composite Buildings Subjected to Wind Loads.” Advanced Steel Construction.12, 134-153
[9] Gholizadeh, S.  and Poorhoseini, H.(2016). “Seismic Layout Optimization of Steel Braced Frames by an Improved Dolphin Echolocation Algorithm.” Struct Multidisc Optim. 54, 1011-1029
[10] Gholizadeh, S.  and Ebadijalal, M.(2018). “Performance Based Discrete Topology Optimization of Steel Braced Frames by a new Metaheuristic.” Advances in Engineering Software. 123, 77-92
[11] Federal Emergency Management Agency, Report No. FEMA 356 (2000). “Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings. ” Washington, D.C.
[12] Mazzoni, S. and McKenna, F. and Scott, M. and Fenves, G. (2007). “OPENSEES Command Language Manual. University of California. ” Berkeley.
[13] MATLAB. (2015).  “The Language of Technical Computing. ” Math Works Inc.
[14] ANSI/AISC 360-10. (2010). “Specification for Structural Steel Buildings. ” Chicago. American Institute of Steel Construction,
[15] Federal Emergency Management Agency, Report No. FEMA 274 (1997). “NEHRP Commentary on the Guidelines for the Seismic Reha-Bilitation of Buildings. ” Washington, D.C.
[16] Amini, M.A. and Poursha, M.(2016). “A Non-Adaptive Displacement-Based Pushover Procedure the Nonlinear Static Analysis of Tall Building Frames.” Engineering Structures. 586-597.
[17] Kaveh, A. and Farhoudi, N. (2013).“A New Optimization Method: Dolphin Echolocation. ” Advances in Engineering Software. 59, 53-70
[18] ASCE/SEI 7-16(2016). “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures.” American Society of Civil Engineers
[19] Federal Emergency Management Agency, Report No. FEMA P695 (2009). “Quantification of Building Seismic Performance Factors.” Washington, D.C.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 02 آذر 1399
  • تاریخ بازنگری: 12 اردیبهشت 1400
  • تاریخ پذیرش: 23 اردیبهشت 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار