بخشی از مقاله
خلاصه
مسئله فقدان اطلاعات یا عدم قطعیت در مدلسازی و تصمیمگیری نقشی کلیدی در بسیاری از مسائل مهندسی ایفا میکند بهطوریکه مهندسان و طراحان را در پیدا کردن راهحل بهینه برای حل مسائل با مشکل مواجه میکند. در این پژوهش یک سیستم خبره فازی برای تشخیص اثر عوامل مؤثر بر مقاومت فشاری بتن در حالت عدم قطعیت کیفیت و مقدار مصالح مصرفی تأثیرگذار در مقاومت فشاری بتن طراحیشده است لذا بهمنظور ساده-سازی روند مطالعه حاضر تأثیر تمامی پارامترهای مؤثر در مقاومت فشاری بتن یکسان فرض شده است.
مواد مصرفی تأثیرگذار بر مقاومت فشاری بتن شامل اب، سیمان، سنگدانه، افزودنی و دما میباشد؛ که در این مقاله تأثیر ترکیب نسبت میزان آب به سیمان، دامنه تعییرات دما ,افزودنی ومقاومت سنگدانه مورد بررسی قرارگرفتهاند.
طراحی این سیستم استنتاج فازی در محیط نرمافزار Matlab بوده و در آن از روش سیستم استنتاج فازی ممدانی استفاده شده است.که تشخیص مقاومت فشاری بتن بر اساس توابع عضویت، متغیرهای ورودی، متغیرهای خروجی و پایگاه قواعد پیادهسازی شده است ونتایج بدست آمده از سیستم طراحی شده با توجه به توابع عضویت، متغیرهای ورودی، متغیرهای خروجی و پایگاه قواعد قابل قبول می باشد
1. مقدمه
مصالح ساختمانی گوناگونی از دیرباز توسط انسان مورداستفاده قرار گرفته است. در این میان شاید بتوان از چوب، سنگ، فولاد و بتن به عنوان پرمصرفترین مصالح ساختمانی نام برد. بتن که در حقیقت یک نوع سنگ ساخته دست بشر است، از مقاومت فشاری بتن قابلقبول برخوردار است. با توجه به استفاده روزافزون از بتنهای با مقاومت بالا، نیاز به تعیین تأثیر عوامل مختلف بر روی ویژگیهای این نوع از بتنها احساس میشود.
سیستمهای استنتاج فازی - FIS - یکی از معروفترین برنامههای کاربردی ازمنطق فازی و مجموعه نظریههای فازی است. آنها میتوانند برای تشخیص، شبیهسازی و کنترل فرایندهایی که دارای عدم قطعیت میباشند بسیار مفید باشند. هدف از این تحقیق ارائه یک سیستم خبره فازی است که میتواند برای طراحی سیستم خبره فازی درزمینه تعیین مقاومت فشار بتن مورد استفاده قرار گیرد. در مرحله اول پارامترهای ورودی را تعیین میکنیم و در بخش دوم توابع عضویت برای پارامترهای ورودی را تعیین مینماییم و درنهایت با استفاده از نظر خبره به تعیین قواعد فازی میپردازیم.
2. ادبیات تحقیق
در سال Mahmut Bilgehan 2010 یک مطالعهی مقایسهای برای برآورد مقاومت فشاری بتن با استفاده از شبکههای عصبی و مدلسازی فازی عصبی انجام داده است. M. L. Nehdi and M. T. Bassuoni [1] در سال 2009 یک منطق فازی ایجاد کردن که این سیستم استنتاج فای برای برآورد مقاومت بتن در زمان برخورد با اسید سولفات آمونیوم موردبررسی قرار گرفت.[2] در سال Tanyildizi 2007 یک مدل منطق فازی برای پیش بینی مقاومت فشار بتن سبک ساخته است
.3 سیستم استنتاج فازی
سیستمی که یک نگاشت از ورودی به خروجی را با استفاده از منطق فازی فرموله میکند به نام سیستم استنتاج فازی FIS شناخته میشود. سیستم استنتاج فازی همچنین به نام سیستم مبتنی بر قواعد نیز نامیده میشود. زیرا این سیستمها از تعدادی عبارت »اگر - آنگاه« ساختهشده است. وقتی چنین سیستمهایی در نقش کنترلی ظاهر میشوند به آنها کنترلکنندههای فازی میگویند. معماری اصلی FIS از پنج بلوک تابع تشکیلشده[4] که در شکل زیر نشان دادهشده است:
شکل .1 ساختار یک سیستم استنتاج فازی
پایگاه قواعد : - Rule base - شامل قواعد و عبارات »اگر - آنگاه« فازی پایگاه داده : - Dara base - تعریف توابع عضویت واحد تصمیمگیری : - Decision making unit - انجام عملیات روی قواعد فازی رابط فازی ساز : - Fazzification inter face - تبدیل ورودیهای حقیقی به مجموعههای فازی رابط غیر فازی ساز : - inter face Defazzification - تبدیل نتایج فازی به مقادیر حقیقی بهطورکلی یک سیستم خبره فازی شامل سه مرحله: فازی سازی، ساختار استنتاج و فازی زدایی است. یک سیستم استنتاج مجموعه از قواعد، اگر آنگاه میباشد. بطوری که با گرفتن یکسری ورودی و کنترل یکسری قواعد - مشخص شده توسط خبرهها - خروجی تولید میکند.
4. مقاومت فشاری بتن
مقاومت فشاری عبارت است از ظرفیت تحمل یک جسم، مصالح ساختمانی یا سازه در مقابل نیروهای فشاری محوری مستقیم. و همچنین یکی از مهمترین عوامل کنترل کیفی بتن نیز میباشد. هنگامیکه حد مقاومت فشاری یک ماده فرامیرسد، آن ماده منهدم خواهد شد. بتن، مادهای است که دارای مقاومت فشاری بالایی است. برای مثال، بتن بهکاررفته در بسیاری از سازههای بتنی، توانایی تحمل فشارهای بالای 50 مگاپاسکال را دارد؛ این در حالی است که مصالح نرمی همچون ماسهسنگهای نرم، مقاومت فشاریای در حدود 5 یا 10 مگاپاسکال دارند.
5. تعیین پارامترهای ورودی و خروجی و توابع عضویت
در این بخش برای تمامی پارامترهای ورودی و خروجی، توابع عضویت و همچنین متغیرهای کلامی آنها تعریف و تعیین شدهاند.
پارامترهای ورودی عبارتنداز:
. 5. 1 سنگ دانه
سنگدانههادر بتن تقریباً سه چهارم حجم آنرا تشکیل میدهند ازاینرو کیفیت آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. یک مقدار نسبتا خوب از مقاومت فشاری سنگدانه ها در حدود 20 Mpa میباشد ولیکن مقاومت بسیاری از سنگدانه های با کیفیت تا حد 80 Mpa نیز می رسد. پارامتر ورودی سنگدانه با چهار پارامتر خیلی کم، کم، متوسط و زیاد در نظر گرفتهشده است که برای متغیرهای زبانی خیلیکم وزیاد از توابع عضوت ذوزنقهای و برای متغیر های زبانی کم و متوسط از تابع عضویت مثلثی استفاده شده است. ومعادلات ریاضی آن در جدول 1 و توابع عضویت آن در شکل 2 نشان داده شده است
جدول 1 -کلاس بندی سنگدانه
شکل -2 متغیرهای زبانی و توابع عضویت سنگدانه
.5,2 نسبت آب به سیمان
نسبت ترکیب آب به سیمان تأثیر مستقیمی بر مقاومت فشاری بتن دارد [7] کیفیت و مقاومت فشاری بتن با ترکیب مناسبی از آب و سیمان افزایش پیدا می کند. اما افزایش بیشازحد نسبت آب به سیمان علاوه بر کاهش مقاوم فشاری باعث کاهش کیفیت بتن و وجود عارضههایی همچون کرمخوردگی خواهد شد، همچنین کاهش چشمگیر نسبت آب به سیمان باعث اخلال در فرایند هیدراتاسیون سیمان شده و عملکرد آن را نیز کاهش میدهد.
ازاینروست که در این قسمت نسبت آب به سیمان بهعنوان یکی از پارامترهای تأثیرگذار در کیفیت و مقاومت بتن بررسیشده است. ترکیب آب به سیمان به صورت درصدی استفاده شده است که مقادیر ورودی آنها در واحد سانتیمتر مربع می باشد. پارامتر ورودی نسبت آب به سیمان با چهار پارامتر خیلیکم ،کم، متوسط و زیاد در نظر گرفته شده است که برای متغیرهای زبانی خیلیکم و زیاد از توابع عضویت ذوزنقهای و و برای متغیرهای زبانی کم و متوسط از تابع عضویت مثلثی استفادهشده است. و معادلات ریاضی آن در جدول 2 و توابع عضویت آن در شکل 3 نشان داده شده است
جدول 2 -کلاسبندی ترکیب آب و سیمان
