بخشی از مقاله
چکیده
تعداد زیادی از انواع سیستمهای سازهای جانبی مانند قاب صلب، قاب خرپایی، دیوار برشی، قاب های تو در تو، هسته مرکزی و غیره در سازههای بلند استفاده میشود اما سیستم مهاربازویی و کمربند خرپایی، یکی از بهترین سیستمها در کنترل ممان خمشی4 در پای سازه و همچنین جابجایی5 طبقه بام میباشد.
از این رو موقعیت بهینه مهاربازوها و کمربندهای خرپایی تأثیر بسزایی در کاهش ممان خمشی در پای سازه و جابجایی طبقه بام دارد. در این پژوهش با الهام از علوم ژنتیک و کدنویسی الگوریتم ژنتیک6 تحت محیط متلب7 بهترین موقعیت برای مهاربازوها و کمربندهای خرپایی در سازههای بلندمرتبه در مقابل نیروهای جانبی مشخص شده به نحوی که کمترین حد ممکن ممان خمشی در پای هسته سازه و همچنین کمترین جابجایی ممکن در طبقه بام ایجاد گردد.
-1 مقدمه
از زمانی که در دهه 70 استفاده ازکامپیوترهای محاسبهگر جای خود را در مهندسی و محاسبات عددی باز کردهاند، تحول عظیمی در روند مسائل مهندسی سازه بخصوص در بهینهسازیهای طولانی و زمانبر به وجود آمده است. با این حال هنوز برخی از مسائل در بهینهسازی وجود دارند که به علت پیچیدگی اطلاعات و یا نبود تئوری مدونی، حتی به کمک کامپیوتر نیز برای رسیدن به جواب، زمان طولانی صرف میشود . الگوریتمها ابزار قدرتمندی هستند که قادرند بهینهسازی بسیار قوی بین اطلاعات حجیم و پیچیده ناشی از آزمایشات و مثالهای تجربی انجام دهند که در حل مسائل مشابه بدون صرف زمان زیادی مفید خواهند بود.
در این پژوهش با الهام از علوم ژنتیکی، رخدادهای طبیعی و کدنویسی این علوم تحت محیط برنامه متلب بهترین موقعیت برای مهاربازوها و کمربندهای خرپایی در سازههای بلندمرتبه در مقابل نیروهای گسترده یکنواخت جانبی مشخص شده به نحوی میزان ممان خمشی پای سازه و همزمان میزان جابجایی تراز بام کمینه گردد.
-2 مشکلات پیش روی سازه های بلند و راه حل پیشنهادی
مشکلی که این نوع سازه ها با آن مواجه هستند ممان خمشی بسیار زیاد در پای سازه و همچنین دریفت بسیار زیاد در طبقه بام میباشد که برای جلوگیری از آنها راهحلهایی پیشنهاد شده، مانند استفاده از یک یا چند هسته مرکزی گسسته یا پیوسته در مرکز سازه، اما در مواردی مشاهده شده است که استفاده از چند هسته مرکزی هم مشکل را بر طرف نمیکند که در این زمان بهترین راه حل استفاده از سیستم کمر بندهای خرپایی و مهارهای بازویی میباشد که به صورت قابل ملاحظهای ممان خمشی را در پای سازه و همچنین دریفت را در طبقه بام کنترل میکنند که توسط تعداد زیادی اتصالات به هسته مرکزی متصل میشوند
در شکل زیر تأثیر بسیار مهم یک کمربند خرپایی و مهار بازویی در کنترل ممان خمشی در پای سازه و دریفت در طبقه بام را مشاهده میشود.
شکل 1 تأثیر کمربند خرپای و مهار بازویی بر جابجایی و ممان خمشی
-3 پژوهشهای انجام شده
پژوهشگران متعددی بر روی بحث گسترده محل قرار گیری کمربندهای خرپایی و مهارهای بازویی تحقیق کردهاند که چندی از این نتایج در ذیل معرفی میگردد:
-1 تارانات[2 ] 8 روشی تقریبی برای محل بهینه یک کمربند خرپایی و مهار بازویی با در نظر گرفتن فرضیات ذیل ارائه کرده است:
.1 سازه رفتار الاستیک خطی داشته باشد،
2. نیروهای محوری به ستونهای وارد شود،
3. مهار بازویی به صورت صلب به هسته و هسته به صورت صلب به پی متصل شود،
4. مقطع ستونها، هسته و مهار بازویی با افزایش ارتفاع تغییر نکند،
5. نیروهای جانبی به صورت گسترده یکنواخت وارد شود.
اگر فاصله کمربند خرپایی از تراز بام تا محل کمر بند خرپایی X در نظر گرفته شود، مقدار ممان خمشی در پای سازه بدین گونه محاسبه میشود:
شکل 2 نمایش پارامتر d
-2 استافرد اسمیت و همکارنش[3 ] 9 روابطی را برای محاسبه محل بهینه دو یا چند کمربند خرپایی را با در نظر گرفتن فرضیات زیر ارائه کردهاند:
.1 سازه رفتار الاستیک خطی داشته باشد،
.2 نیروهای محوری به ستونهای وارد شود،
.3 مهار بازویی به صورت صلب به هسته و هسته به صورت صلب به پی متصل شود،
.4 مقطع ستونها، هسته و مهار بازویی با افزایش ارتفاع تغییر نکند
