بهينه سازي برج هاي خنك كننده ي فولادي تحت بارهاي ثقلي و جانبي ناشي از فشار استاتيكي و ديناميكي باد با استفاده از الگوريتم ژنتيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

برج خنك كننده سازه اي جهت كاهش دماي سيال در هر سيستم نيروگاهي است. سازه هاي اين برج¬ها به صورت هذلولي با پوسته-هاي دوار بتني يا مشبك فولادي ساخته مي¬شوند. در سال¬هاي اخير الگوريتم ژنتيك به عنوان روش محبوب و مورد استفاده در بهينه¬سازي سازه¬ها جهت كاهش مصالح مصرفي و سهولت در ساخت مورد توجه قرار گرفته است. پارامترهاي مورد بررسي براي بهينه¬سازي شامل تنش محوري، جابه¬جايي، نسبت لاغري، ظرفيت¬هاي كمانشي و وزن سازه هستند. تابع هدف وزن سازه است و محدوديت¬هاي طراحي مسئله بر اساس آيين¬نامه¬ي طراحي حالت حدي مبحث دهم مقررات ملي ساختمان، در نظر گرفته شده است. جهت افزايش و دقت مدل¬سازي اين سازه¬هاي بزرگ از ميان برنامه¬اي بين نرم افزار Etabs و Opensees استفاده شده است. در بحث بهينه¬سازي از زبان برنامه¬نويسي Matlab و زبان TCL براي تحليل سازه استفاده شده است. در بحث بارگذاري سازه، بار باد بر اساس آيين¬نامه¬هاي داخلي و خارجي نظير آلمان VGB-2005و مبحث ششم مقررات ملي ايران براي اين سازه¬ها در حالت استاتيكي و ديناميكي اعمال شده است. هدف اين تحقيق مطالعه موردي اين سازه¬ها با استفاده از پوسته فلزي به جاي بتني و اعمال بارگذاري¬هاي متفاوت و مقايسه¬ي وزن اين سازه¬ها در ارتفاع¬هاي 130،100 و 170 متر است. مقايسه¬ي وزن دو حالت تك¬لايه و دولايه براي پوسته¬هاي اين برج¬ها، تاثير حلقه¬هاي سخت¬كننده در وزن بهينه¬ي سازه¬هاي تك¬لايه و تاثيرپروفيل¬هاي قوطي به جاي لوله¬اي شكل براي المان¬ها در اين پژوهش ارائه شده است. نتايج تحقيق نشان¬ مي¬دهد بارهاي باد وارده بر اين سازه¬ها با آيين¬نامه¬ي مبحث ششم ايران به دليل عدم تمركز بر روي مكش داخلي و ارائه رابطه براي محاسبه¬ي آن، مقادير بيشتري براي نيروي باد و به دنبال آن وزن سازه را نسبت به آيين¬نامه¬ي VGB-2005 به خود اختصاص مي¬دهد. براي برج¬هاي با ارتفاع 100، 130 و170 متري به ترتيب روش ديناميكي مبحث ششم، مقادير 13، 31 و 43 درصد وزن بيشتري نسبت به روش ديناميكي VGB-2005 ارائه مي¬كند. استفاده از پوسته¬ي تك¬لايه مي¬تواند باعث كاهش وزن سازه تا 33 درصد نسبت به پوسته¬هاي دولايه با رعايت محدوديت¬هاي طراحي گردد. هندسه¬ و تعداد حلقه¬هاي سخت¬كننده تاثير بسياري بر افزايش پايداري و كاهش وزن سازه دارند. استفاده از 4 حلقه در ارتفاع 170 متري كمترين وزن را ارائه مي¬دهد. به صورتي كه اگر 4 حلقه در برج 170 متري تك¬لايه استفاده شود، باعث كاهش 66 درصدي وزن مي¬شود. در برج 170 متري هنگامي كه تمركز حلقه¬ها در قسمت پايين¬تر برج باشد، 28 درصد وزن كمتري نسبت به حالات ديگر به خود اختصاص مي¬دهد. استفاده از پروفيل¬هاي قوطي شكل سبب كاهش وزن پوسته¬ي تك¬لايه¬ي 100 متري تا 20 درصد شده است. با افزايش ارتفاع تعداد المان¬هاي تحت نيروي كششي بيشتر مي¬شود. چون مقاومت كششي اعضاء محدود به مساحت مقطع عضو است، تفاوت وزن بين دو پروفيل كمتر مي¬شود، به طوري كه در برج 170 متري تنها 1 درصد تفاوت وزن وجود دارد. بيشينه جابه¬جايي مطلق در نوك برج¬¬هاي تك¬لايه همواره بيشتر از دولايه¬ است. به طوري كه در برج با ارتفاع 170 متري 75 درصد و در برج 100 متري 50 درصد افزايش جابه¬جايي نسبت به سازه¬ي تك¬لايه به دست مي¬آيد.

212488

سازه

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان

پيام اسدي، مريم دائي

مرتضي مدح خوان