بخشی از مقاله
چکیده
به منظور تولید بهینه و انبوه بتن، یکی از اساسیترین شاخصها که باید تغییر یابد، طرح اختلاط آن است .هدف از پژوهش حاضر، ارائه یک روش جدید برای طرح اختلاط بتن با مقاومت بالا با استفاده از اصول بهینهسازی میباشد. با توجه به اینکه این تحقیق بر مبنای مطالعات تئوریک و طرح اختلاط آزمایشگاهی است و با در نظر داشتن شرایط ساخت بتن در ایران مبنای کاربردی تری دارد بدین منظور ابتدا مدل بهینه سازی طرح اختلاط بتن تعریف میشود، به صورتی که تاثیر نتایج آزمایشگاهی در آن لحاظ شده باشد .سپس با استفاده از یک الگوریتم بهینهسازی، طرح اختلاط بهینه برای بتن با مقاومت مورد نظر بدست میآید .مدل توسعه یافته، قابلیت تعمیم برای سایر مسائل را به سادگی دارا است.
_1مقدمه
امروزه حجم تولید و استفاده از بتن در سازهها، حتی در ساختمانهای معمول مسکونی رو به افزایش است، در حالیکه محدودیت سرمایههای موجود شرایط ویژهای را به وجود آورده است .البته بتن نسبت به دیگر مصالح سازهای از دیدگاههای گوناگون از جمله قابلیت کاهش هزینه تولید و افزایش مقاومت مزیت دارد . دلایل مذکور سبب اهمیت تحقیق بر روی تولید و استفاده بهینه از بتن پرمقاومت و تمایل متخصصین به این موضوع شده است
با در نظر گرفتن تولید انبوه و نیمه انبوه بتن کاهش حتی اندکی از هزینههای تولید آن میتواند بسیار موثر باشد البته این کاهش هزینه در بتن با مقاومت بالا باید به صورتی انجام گیرد که دیگر خصوصیات به ویژه مقاومت فشاری دچار تغییرات منفی نشوند . از جمله مطالعات گذشته برای طرح اختلاط بهینه تحقیقات گسترده یه و همکارانش است .او در سال 2006 در پژوهشی هزینه بتن با مقاومت معمولی را با استفاده از الگوریتم ژنتیک مینیمم کرده است
وی ابتدا طرح اختلاط را به صورت مسئله بهینهسازی رابطهسازی کرد و دو واحد - ماژول - مدلسازی و بهینهیابی را تشکیل داد .سپس مسئله را با استفاده از واحد - ماژول - بهینهسازی بر پایه برنامهنویسی درجه دو و الگوریتم ژنتیک حل نمود.کانون و مورتی نیز در سال 2003 نسبت اختلاط بهینه بتن را بدست آوردند [2] آنها بر پایه مفاهیم بهینه سازی یک روش طرح اختلاط بتن برای محاسبه بتن با کمترین هزینه ارائه دادند .در تحقیق آنها وضعیت کارایی و مقاومت بتن توسط وابستگی توابعشان به اجزاء طرح اختلاط در نظر گرفته شد
.همچنین برای اطمینان از قابل قبول بودن مقادیر متفاوت سایز دانه ها محدودهای را برای دانهبندی در نظر گرفته شد آنها یک برنامه کامپیوتری با نام comp برای رابطهسازی مسئله و انجام بهینهسازی طرح اختلاط بتن ارائه نمودند .برنامه ارائه شده، قابلیت اصلاح فرضیات یا اضافه کردن قیود جدید را داشت .دیگر تحقیقات در این حوزه البته دارای تفاوتهای اساسی با این پژوهشها است
به عنوان مثال مارسیا و همکارانش یک آزمایش اختلاط آماری برای بهینه نمودن مقادیر طرح اختلاط بتن با مقاومت بالا ارائه دادند.
اوزبای و همکارانش در سال 2009 بهینه سازی چند هدفه را برای بتن ها با مقاومت بالا با استفاده از روش تاگوچی انجام دادند آنها در یک رتبه بندی میزان و اثر هر یک از نسبت ها را بر روی بتن خودتراکم با مقاومت بالا در حالت تازه و سخت شده نشان دادند..[4] مورلی و کندسمی در سال 2009 با استفاده از روش منحنی های هم پاسخ طرح اختلاط بتن های خودتراکم با مقاومت بالا را مورد مطالعه قرار دادند با استفاده از این روش، در این مطالعه آنها برنامه ای تجربی را برای بهینه سازی 4 جز اصلی ارائه دادند
هدف از تحقیق حاضر بهینه کردن طرح اختلاط بتن با مقاومت بالا با استفاده از اصول علم بهینه سازی می باشد. به این منظور ابتدا یک مدل بهینه سازی برای طرح اختلاط بتن پرمقاومت توسعه داده میشود که در آن تابع هدف، هزینه ساخت یک متر مکعب بتن و قیود طراحی شامل کنترل مقاومت 28 روزه طرح و سایر محدودیت ها بر اساس آیین نامه می باشد.سپس یک روش موثر برای حل مسئله طرح اختلاط ارئه می گردد جهت نشان دادن کارایی روش پیشنهادی ،طرح اختلاط بهینه برای یک نمونه کاربردی انجام شده و نتایج حاصل از آن با نتایج حاصل از روش سنتی مقایسه می شود.
_2روش کلاسیک طرح اختلاط بتن پرمقاومت
مراحل طرح اختلاط بتن با مقاومت بالا به روش کلاسیک معمولا شامل مراحل زیر می باشد:
گام:1 انتخاب نسبت حجمی میکرو سیلیس - پوزولان - به سیمان SF/C و آب به مواد سیمانی W/SF+P گام:2تعیین حداقل خمیر مواد سیمانی مورد نیاز گام:3 تعیین حجم ماسه کوارتز - درشت دانه - گام:4 مقدار هوا و مقدار فوق روان کننده SP گام:5محاسبه حجم ملات بدون هوا گام:6محاسبه حجم خمیر بدن هوا گام:7تعیین حجم پودر کوارتز - ریزدانه - گام:8تعیین حجم آب گام:9تعیین حجم فوق روان کننده گام:10تعیین حجم سیمان گام:11تعیین حجم میکروسیلیس گام:12محاسبه جرم مصالح با ضرب نمودن حجم در جرم حجمی
_3مدل بهینه سازی طرح اختلاط
هدف از بهینه سازی یافتن مقادیر بهینه پارامترهای مهم طراحی برای حداقل یا حداکثر کردن یک تابع هدف تحت قیود طراحی می باشد
