بخشی از مقاله
خلاصه
از آنجا که در ساخت سدهای بتنی قوسی حجم عظیمی از بتن مورد استفاده قرار میگیرد لذا بهینهسازی شکل این سدها بسیار حائز اهمیت بوده و کمک شایانی به اقتصادی بودن طرح خواهد کرد. طراحی شکل بهینهی سد یک مسألهی بهینهسازی مقید است که قیدهای آن پایداری در برابر لغزش و واژگونی، قید هندسی و همچنین تنش در سطح بدنهی سد میباشد. در این مقاله عاملهای تعیین هندسه سازه به عنوان متغیرهای طراحی لحاظ گردیده و حجم بدنه سد به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است. در این مقاله از نرمافزار آباکوس برای تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی با در نظر گرفتن اندرکنش سد و مخزن استفاده شده است .
با توجه به اینکه استفاده از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی موجب افزایش زمان فرآیند بهینهسازی میشود، در روشهای بهینهسازی از شبکههای عصبی مصنوعی به منظور تسریع و کاهش حجم عملیات محاسباتی استفاده میشود. در این تحقیق از شبکه عصبی چند لایه پرسپترون به عنوان تقریبساز بهره گرفته شده و با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات پارامترهای تعیین هندسه سد بهینه شده است.
.1 مقدمه
سدها به عنوان شریانهای حیاتی که به همان میزان که تأثیر مثبت آنها برجسته و قابل توجه است، در صورت صدمه دیدن و شکسته شدن، می توانند مخرب و فاجعهآمیز باشند. زلزله از جمله مهمترین عواملی است که میتواند چنین فاجعهای را به بار آورد. طی قرن حاضر سدهای بتنی زیادی ساخته شده و انتظار میرود که تعداد زیادتری نیز در مناطق زلزلهخیز ساخته شود.
این سدها دیر یا زود علاوه بر عوامل زیانآور معمولی، در معرض زمین لرزههای مهمی نیز قرار خواهند گرفت. از آنجا که میلیونها نفر در دشت های سیلابی پایین دست این سدها زندگی میکنند، لازم است توجه فزایندهای به ایمنی آنها در مقابل زلزله مبذول شود. برای ارزیابی ایمنی و پایداری سدها نیز، لازم است که رفتار لرزهای آنها به طور کامل شناسایی شده و چگونگی عملکرد و نقاط ضعف آنها مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد. بهینهسازی شکل سدهای قوسی از آن جهت اهمیت دارد که هزینه احداث سد بسیار زیاد میباشد و لازم است ایمنی آن در برابر عوامل مختلف از جمله زلزله تأمین گردد. بنابراین یک بهینهسازی اصولی و صحیح موجب میشود علاوه بر کاهش حجم سد و تأمین ایمنی آن یک شکل هندسی و آسان از لحاظ اجرایی بدست آید.
در گذشته، طراحی سدهای قوسی بر پایهی آزمون و خطا صورت میگرفت؛ به سخن دیگر، طراحی سد با انتخاب یک شکل نخستین و اصلاح آن بر پایهی شرطها و خواستههای تحلیلگر انجام میگرفت.[1] اولین فردی که طرح بهینهی سدهای قوسی را با برنامهریزی ریاضی پیدا کرد شارپ بود.[2] بیشترین پژوهشها در این زمینه، به وسیلهی بوفانگ و همکارانش در چین و در دههی1970 میلادی انجام شد.]3[ بر پایهی پژوهشهای بوفانگ، یک برنامهی رایانهای تحلیل و بهینهسازی شکل سدهای قوسی به نام ADASO توسعه یافت.[4]
در سالهای اخیر، پژوهشهای زیادی دربارهی تحلیل این سازهها انجام شده است، و روشهای شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک و سیستم فازی برای بهینه کردن سدهای قوسی به کار رفتهاند.[7-5] همچنین، اکبری و همکاران یک روش کاربردی برای یافتن شکل بهینهی سد ارائه کردند. ایشان از اسپیلاینهای هرمیتی برای ایجاد بدنهی سد بهره بردند و با در نظرگرفتن بارهای ایستایی و پویایی و با استفاده از برنامه-ریزی درجه دوم پیاپی شکل سد را بهینه کردند.[8]
اکنون با افزایش تجربهها، توسعهی روشهای تحلیلی و استفاده از ابزارهای رایانهای بستر کار برای بهینهسازی شکل سدهای قوسی مناسب است. در این مطالعه یک مدل هندسی به کار گرفته شده است که پارامترهای هندسی متغیرهای طراحی سد میباشند. همچنین در طرح و حل مسئله بهینهسازی شکل سد قوسی سعی شده است از کلیه قیود هندسی لازم به نحوی استفاده شود که از ایجاد شکلهای غیر قابل قبول در طول فرآیند بهینهسازی جلوگیری شود. مقادیر تنش در بدنه سد - - با استفاده از تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی به دست میآید که میبایست از مقادیر مجاز تنش - all - کمتر باشد.
.2 الگوی هندسی سد دوقوسی
بهینهسازی سد دوقوسی به مقدار زیادی به نوع الگو و چگونگی انتخاب متغیرهای طراحی وابسته است.[9] برای یافتن سد دوقوسی بهینه، درابتدا شکل مقطع قائم مرکزی و سپس، شکل مقطع افقی سد مشخص میشود. دراین مقاله با تعیین خم سطح بالادست و ضخامت مقطع سازه، شکل سد قوسی پیدا میشود.[4]
