فروشگاه محصولات دانلودی نخبگان

پاياننامهبرايدريافتدرجهكارشناسيارشد (M.Sc.)

گرايش: مهندسی زلزله

عنوان :انتخاب شتاب نگاشت های مناسب برای تحلیل دینامیکی غیر خطی با استفاده از روش های بهینه سازی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

فصل اول : مقدمه و طرح تحقیق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3- 2

فصل دوم : کلیات. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9- 4

2-1- روش های مبتنی بر پارامترهای زلزله . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7- 5

2-2- روش های مبتنی بر پارامترهای زلزله و پاسخ تحلیل دینامیکی غیر خطی. . . .9- 7

فصل سوم : مواد و روش کار. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65- 10

3-1-1- آشناييباالگوريتمژنتيك

3-1- 1- 1- مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12- 11

3-1- 1- 2- فضايجستجو. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13- 12

3-1- 1- 3- مسائل NP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14- 13

3-1- 1- 4- مفاهيماوليهدرالگوريتمژنتيك . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3-1- 1- 4- 1- اصولپايه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3-1- 1- 4- 1- 1- شمايكليالگوريتمژنتيك. . . . . . . . . . . . . . . . . 16- 15

3-1- 1- 4- 2- كدكردن Encoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

3-1- 1- 4- 2- 1- انواعكدينگ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3-1- 1- 4- 3- روشهايكدينگ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3-1- 1- 4- 3- 1- كدينگباينري . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3-1- 1- 4- 3- 2- كدينگجهشي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

3-1- 1- 4- 3- 3- كدينگارزشي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3-1- 1- 4- 3- 4- كدينگدرختي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3-1- 1- 4- 4- مسائلمربوطبهكدينگ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22- 20

3-1- 1- 4- 5- كروموزوم. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3-1- 1- 4- 6- جمعيتPopulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23- 22

3-1- 1- 4- 7- مقداربرازندگيFitness Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3-1- 1- 4- 8- عملگرتقاطعي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25- 24

3-1- 1- 4- 9- عملگرجهشي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27- 26

3-1- 1- 4-10- مراحلاجرايالگوريتمژنتيك. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32- 28

3-1- 1- 5 - همگراييالگوريتمژنتيك. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3-1- 2- آشنایی با الگوریتم پرندگان (Particle Swarm Optimization) PSO

3-1- 2- 1- مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35- 32

3-1- 2- 2- روشبهينهسازي PSO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37- 35

3-1- 3- آشنایی با نرم افزار تحلیل غیر خطی ساختمان های بتن مسلح IDARC

3-1- 3- 1- مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38- 37

3-1- 3- 2- سازمان برنامه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39- 38

3-1- 3- 3- مدلسازی اعضای سازه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

3-1- 3- 3- 1- المانهای تیر. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45- 40

3-1- 3- 3- 2- المانهای ستون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47- 46

3-1- 3- 4- مدل هیسترتیک غیرخطی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49- 47

3-1- 3- 5- مراحل محاسبات. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3-1- 3- 5- 1- تحلیل دینامیکی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50- 49

3-1- 3- 6- محاسبات شاخص خسارت. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

3-1- 3- 6- 1- مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52- 51

3-1- 3- 6- 2- محاسبهانرژيهیسترزیسدرسازههايموردمطالعه. . . . . . . .52

3-1- 3- 6- 3- مدلپارك- انگبرايمحاسبهخسارتدرقابهايبتنی54- 52

3-1- 4- آشنایی با نرم افزار .MATLAB. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3-2- 1- تعریف مدل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

3-2- 2- بانک اطلاعاتی شتاب نگاشت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3-2- 3- مراحل تحقیق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3-2- 3- 1- مرحله اول : تحلیل و طراحی مدل ها. . . . . . . . . . . . . . . . . 57- 56

3-2- 3- 2- مرحله دوم : انتخاب 20 شتاب نگاشت با اختصاص 20 ضریب مقیاس سازی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59- 57

3-2- 3- 3- مرحله سوم : انتخاب 1 یا 3 شتاب نگاشت با ضرایب مقیاس سازی مربوطه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60- 59

فصل 4 : نتایج . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124- 62

فصل 5 : بحث و پیشنهادها. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126- 125

منابع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128- 127

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول ها

عنوان صفحه

جدول(3-1): نمونهايازعملجهش . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

جدول(3-2): انتخابكروموزومها با استفادهازمدلچرخرولت. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

جدول (3-3): کالیبراسیون شاخص خسارت در کل ساختمان . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

جدول (3-4) : تعداد رکورد بررسی شده برای هر نوع خاک . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56

جدول (3-5) : ضرایب برش پایه ای . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56

جدول (3-6) : زمان تناوب قاب ها و محدوه ی تطبیق. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

جدول(4-1): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 3 طبقه بر خاک نوع 1. . . 63

جدول(4-2): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 3 طبقه بر خاک نوع 2. . . 64

جدول(4-3): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 3 طبقه بر خاک نوع 3 . . .65

جدول(4-4): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 3 طبقه بر خاک نوع 4. . . 66

جدول(4-5): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 5 طبقه بر خاک نوع 1. . . 67

جدول(4-6): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 5 طبقه بر خاک نوع 2. . . 68

جدول(4-7): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 5 طبقه بر خاک نوع 3. . . 69

جدول(4-8): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 5 طبقه بر خاک نوع 4. . . 70

جدول(4-9): 20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 7 طبقه بر خاک نوع 1. . . 71

جدول(4-10):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 7 طبقه بر خاک نوع 2. . .72

جدول(4-11):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 7 طبقه بر خاک نوع 3. . .73

جدول(4-12):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 7 طبقه بر خاک نوع 4. . .74

جدول(4-13):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 10 طبقه بر خاک نوع 1. .75

جدول(4-14):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 10 طبقه بر خاک نوع 2. .76

جدول(4-15):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 10 طبقه بر خاک نوع 3. .77

جدول(4-16):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 10 طبقه بر خاک نوع 4. .78

جدول(4-17):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 15 طبقه بر خاک نوع 1. .79

جدول(4-18):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 15 طبقه بر خاک نوع 2. .80

جدول(4-19):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 15 طبقه بر خاک نوع 3. .81

جدول(4-20):20 شتاب نگاشت انتخاب و مقیاس شده برای قاب 15 طبقه بر خاک نوع 4. .82

جدول (4-21) : میانگین پاسخ های تغییر مکان بام و شاخص خسارت. . . . . . . . . . . . . . . 83

جدول (4-22) : برای 1 شتاب نگاشت و ضریب مقیاس سازی مربوطه. . . . . . . . . . . . . . . . 84

جدول (4-23) : برای 3 شتاب نگاشت و ضریب مقیاس سازی مربوطه. . . . . . . . . . . . 86- 85

جدول (4-24) : تیپ بندی ابعاد تیرها و ستون های واقع در طبقات . . . . . . . . . . . . . 88- 87

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار(4-1) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 3 طبقه بر خاک نوع 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105

نمودار(4-2) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 3 طبقه بر خاک نوع 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

نمودار(4-3) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 3 طبقه بر خاک نوع 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

نمودار(4-4) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 3 طبقه بر خاک نوع 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

نمودار(4-5) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 5 طبقه بر خاک نوع1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

نمودار(4-6) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 5 طبقه بر خاک نوع 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

نمودار(4-7) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 5 طبقه بر خاک نوع 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

نمودار(4-8) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 5 طبقه بر خاک نوع 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

نمودار(4-9) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 7 طبقه بر خاک نوع 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

نمودار(4-10) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله­ ی مورد استفاده برای قاب 7 طبقه بر خاک نوع 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114

نمودار(4-11) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 7 طبقه بر خاک نوع 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

نمودار(4-12) : طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 7 طبقه بر خاک نوع 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

نمودار(4-13) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 10 طبقه بر خاک نوع 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

نمودار(4-14) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 10 طبقه بر خاک نوع 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

نمودار(4-15) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 10 طبقه بر خاک نوع 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

نمودار(4-16) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 10 طبقه بر خاک نوع 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

نمودار(4-17) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 15 طبقه بر خاک نوع 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

نمودار(4-18) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 15 طبقه بر خاک نوع 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

نمودار(4-19) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 15 طبقه بر خاک نوع 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

نمودار(4-20) :طیف هدف، مقیاس شده و 20 زلزله ی مورد استفاده برای قاب 15 طبقه بر خاک نوع 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

عنوان صفحه شکل (3-1): نمونهايازفضايجواب . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

شكل (3-2):كدينگباينري ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

شكل (3-3): کدينگجهشي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

شکل (3-4):کدينگارزشي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

شكل (3-5): كدينگ درختي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

شكل(3-6): فضايكدينگوفضايجواب. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

شكل(3-7): رابطهبينكروموزومهاوجوابها. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

شكل(3-8): انواعروابطبينفضايجوابوفضايكدينگ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

شکل(3-9): نمایش یک کوروموزوم n بیتی در پایه عددی m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

شكل(3-10): مثاليازعملجابجاييتكنقطهاي. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

شكل(3-11): تقاطعدركروموزومهاييكهازشكلكدشدهچهامتغيربوجودآمدهاست. . . .25

شکل(3-12):تقاطعيدونقطهاي . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

شكل(3-13): عملتقاطعييكنواخت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

شكل(3-14): نمونهايازعملجهش. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

شكل(3-15): مراحلاجرايالگوريتمژنتيك . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

شكل(3-16): چرخرولت . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

شکل(3-17) : نمایش درجات آزادی در المان تیر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

شکل (3-18) : مدل تیر با توزیع خطی نرمی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

شکل (3-19) : جزئیات تیر و پارامترهای تغییر شکل تیر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

شکل (3-20) : عوامل تغییرشکل غیر ارتجایی در جاری شدن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

شکل (3-21) : لغزش آرماتور مهاری در بتن. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45

شکل (3-22) : نمایش درجات آزادی در المان ستون. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

شکل (4-1) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 3 طبقه بر خاک نوع 1و2. . . . . . . . . . . . 89

شکل (4-2) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 3 طبقه بر خاک نوع 3و4. . . . . . . . . . . . 90

شکل (4-3) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 5 طبقه بر خاک نوع 1. . . . . . . . . . . . . . 91

شکل (4-4) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 5 طبقه بر خاک نوع 2. . . . . . . . . . . . . . 92

شکل (4-5) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 5 طبقه بر خاک نوع 3و4. . . . . . . . . . . . 93

شکل (4-6) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 7 طبقه بر خاک نوع 1. . . . . . . . . . . . . . 94

شکل (4-7) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 7 طبقه بر خاک نوع 2. . . . . . . . . . . . . . 95

شکل (4-8) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 7 طبقه بر خاک نوع 3و4 . . . . . . . . . . . .96

شکل (4-9) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 10 طبقه بر خاک نوع 1. . . . . . . . . . . . . 97

شکل (4-10) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 10 طبقه بر خاک نوع 2 . . . . . . . . . . . 98

شکل (4-11) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 10 طبقه بر خاک نوع 3 . . . . . . . . . . . 99

شکل (4-12) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 10 طبقه بر خاک نوع 4. . . . . . . . . . .100

شکل (4-13) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 15 طبقه بر خاک نوع 1. . . . . . . . . . .101

شکل (4-14) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 15 طبقه بر خاک نوع 2. . . . . . . . . . .102

شکل (4-15) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 15 طبقه بر خاک نوع 3. . . . . . . . . . .103

شکل (4-16) : آرماتورهای طولی تیر و ستون قاب 15 طبقه بر خاک نوع 4. . . . . . . . . . .104

 

 

 

 

چکیده

هدف از اين تحقيق ارایه روشی مناسب و در عین حال سریع برای انتخاب و مقياس سازي ركوردهاي زلزله در تحليل‌هاي ديناميكي غيرخطي مي‌باشد که با استفاده از روش‌های بهینه سازی انجام می‌پذیرد. که براي اين منظور به بررسی پاسخ سازه‌ای پنج مدل قاب- خاک مختلف، که در اینجا تغییر مکان حداکثر بام و شاخص خسارت کل سازه است در نظر گرفته شد. با در نظر گرفتن طبقه‌بندی خاک محل طرح که در آیین نامه‌ی 2800 به چهار نوع بر حسب سرعت موج برشی تقسیم شده‌اند 20 مدل قاب در نظر گرفته شده است. انتخاب و مقیاس سازی در دو مرحله انجام می‌شود. مرحله اول مطابقت با طیف طرح با استفاده ازالگوریتم ژنتیک و برای بدست آوردن میانگین پاسخ سازه، مرحله دوم مطابقت با میانگین پاسخ با استفاده از الگوریتم پرندگان برای بدست آوردن1یا 3 شتاب نگاشت با ضرایب مربوطه برای استفاده در تحلیل سازه ها.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول :

مقدمه و طرح تحقیق

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

انتخاب شتاب نگاشت مناسب برای تحلیل دینامیکی تاریخچه زمانی و ضریب مقیاس سازی برای آن یکی از شاخه‌های مهم در علم تحلیل سازه‌ی عمران شده است. دغدغه‌ی اکثر روش‌ها ارائه چارچوب مناسب انتخاب و مقیاس سازی شتاب نگاشت است به طوری که با سطح عملکرد مورد انتظار سازه همخوانی داشته باشد. این انتخاب و مقیاس سازی باید طوری باشد که اجرای طرح را غیر اقتصادی نکرده و در عین حال سازه در مقابل زلزله از عملکرد مورد انتظار پایین‌تر نرود البته ماهیت زلزله تا کنون برای علم به گونه‌ای است که نمی‌توان پارامترهای موثر برای طراحی سازه را در زلزله‌های آینده پیش بینی کرد. هر زلزله یک محتوای فرکانسی خاص دارد که به احتمال فراوان دیگر تکرار نخواهد شد یعنی محتوای فرکانسی هر زلزله مثل اثر انگشت برای انسان می‌باشد طوری که پیدا کردن دو انسان با اثر انگشت یکسان بعید است، تکرار یک زلزله با محتوای فرکانسی یکسان نیز بعید است پس ما نمی‌توانیم محتوای فرکانسی و به طبع آن پارامتر‌های وابسته به زلزله که در آینده اتفاق خواهد افتاد را پیش بینی کنیم. پس دو راه بیشتر پیش رو نمی‌ماند یا باید از این عامل مهم در طراحی سازه صرف نظر کرد یا باید راه‌حلی میانه و نه قطعی برای این مسئله در نظر گرفت. که مورد اول کاملا غلط است، زیرا با در نظر نگرفتن این عامل مهم در طراحی در حقیقت خود را در معرض خطر قرار می‌دهیم البته تنها راه باقی مانده یعنی پیشنهاد راه‌حلی میانه برای این امر قطعی راه درستی نیست و مطمئنا نمی‌تواند آینده را پیش بینی کند ولی می‌تواند با بررسی و رخداد‌های اتفاق افتاده یک تصویری هر چند مبهم از آینده در اختیار ما بگذارد. هر چند ممکن است این تصویر واضح نباشد ولی می‌تواند این خلل مهم در طراحی‌های سازه را تا حدودی برای مهندسین سازه پر کند.

 

 

 

 

 

 

فصل دوم :

کلیات

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

همان طور که گفته شد، اکثر روشهای موجود روش‌هایی هستند که با استفاده از رکورد‌های رخ داده و محل آنها و بررسی اثرات آنها یک شمایی از آینده را به وجود می‌آورند. روش‌های موجود در این بحث به دو دسته‌ی کلی تقسیم می‌شود:

2-1- روش‌های مبتنی بر پارامترهای زلزله

2-2- روش‌های مبتنی بر پارامترهای زلزله و پاسخ تحلیل دینامیکی غیرخطی

در زیر به اختصار این دو روش توضیح داده می‌شوند.

 

2-1- روش‌های مبتنی بر پارامترهای زلزله

در این روش‌ها با استفاده از پارامترهای مهم زلزله مانند بزرگای زلزله (M)، فاصله‌ی منبع تا سایت(R)، و انحراف معیار در رابطه‌ی کاهندگی (ε) به بررسی زلزله‌های گذشته می‌پردازد. خواه با در نظر گرفتن بزرگای زلزله به تنهایی(M)، خواه با بررسی زوج بزرگا و فاصله منبع تا سایت (M,R)، و در صورت نیاز با در نظر گرفتن 3 زوج. (M, R-ε) که می‌توان با توجه به نیاز و عملکردی که برای سازه تعیین شده زلزله‌های رخ داده را دسته بندی کرد. در بعضی از روش‌ها مقیاس شدت نیز به این سه پارامتر اضافه می‌شود تا یک تحلیلی از خسارت و آسیب‌های احتمالی به سازه بدست آید. از پارامتر‌های دیگر زلزله که می‌توان با به انتخاب شتاب نگاشت پرداخت پارامتر PGA,PGV,EPA,EPV,Ia، پارامتر فاصله کانونی، انطباق با طیف طرح و مدت زمان زلزله که در [3و20-31]بررسی شده اند. یکی از مهمترین فاکتورهای انتخاب و مقیاس سازی، مطابقت با طیف طرح هدف است.

در ادامه تحقیقات در زمینه‌ی شتاب نگاشت‌های مطابق با طیف طرح برای استفاده در تحلیل دینامیکی سازه نعیم و همکارانش [1] با استفاده 1496 رکوردی که موجود بود اهتمام به انتخاب و مقیاس سازی این رکوردها با طیف طرح هدف کردند. آنها در سناریوي خود انتخاب 7 شتاب نگاشت با ضرایب مقیاس سازی را پیش بینی کردند. با لحاظ کردن تعدد شتاب نگاشت‌های موجود آنها باید 3 میلیارد میلیارد حالت مختلف را برای بدست آوردن بهترین تطبیق محاسبه می‌کردند تا جواب مورد نظر که شامل کمترین اختلاف با طیف هدف است را مشخص کنند. به همین دلیل به ارائه‌ی روشی جدید برای سریعتر و بهتر انجام دادن این امر در این زمینه اشاره کردند. آنها با استفاده از الگوریتم ژنتیک این مهم را انجام دادند. روش‌های قبلی برای انتخاب رکورد شامل انواع روش‌های مجذور مجموع مربعات (SRSS) بود اما آنها از الگوریتم ژنتیک با توجه به تئوری‌اش انتظار داشتند جواب را بهتر و سریعتر مشخص کند مثلا در این مقاله تعداد جواب مورد بررسی شده 60 هزار حالت مختلف بود که نسبت به روش‌های قبلی اختلاف قابل توجهی دارد. اشکال بزرگ روش‌های قبلی این بود که کاربر اجازه‌ی استفاده‌ی ضرایب مقیاس سازی مختلف را نداشته و باید طبق تعریف پیش می‌رفتند اما در روش ژنتیک امکان استفاده از طیف وسیعی از ضرایب مقیاس سازی وجود دارد برای مثال در این مقاله نعیم و همکارانش در یک نمونه مدل ضرایب مقیاس سازی را در بازه‌ی 5/0-5/1 فرض کردند و در مدل دیگر در بازه‌ی5/0-5/2، و این نشان از روشی قدرتمند برای محاسبه‌ی ضرایب مقیاس سازی را می‌دهد.

همان‌طور که در متدلوژی ذکر خواهد شد الگوریتم ژنتیک روشی است برای پیدا کردن نقطه‌ی اکسترموم توابع، خواه مینیموم و خواه ماکسیمم. همان طور که ذکر شد احتیاج به تابعی هست تا با پیدا کردن نقطه‌ی مینیموم آن جواب بدست آید. آنها این تابع را به صورت زیر تعریف کردند[1]