ارزیابی تأثیر میزان بارگذاری و انتخاب دهانه تیر بر هزینه بهینه دال‌های بتنی دندانه‌دار

Abstract

یک سیستم کف تیرچه یک طرفه عبارت است از دال‌های توخالی با یک عمق کلی که بیشتر از دال‌های صلب است. کف‌های دال دندانه‌دار برای ساختمان‌هایی از قبیل بیمارستان‌ها، مدارس، هتل‌ها و آپارتمان‌هایی که بار‌های وارده بر آن‌ها کم و دهانه آن‌ها نسبتاً بزرگ هستند، اقتصادی‌ترین می‌باشد. برای بهینه‌یابی هزینه یک دال بتن مسلح دندانه‌دار باید هزینه بتن و فولاد مصرف شده در آن را کاهش داد. به عبارت دیگر باید سطح مقطع بتن و فولاد سازه را کم کرد. برای محاسبه سطح مقطع بتن و فولاد دال بتنی دندانه‌دار، شش متغیر طراحی تعریف می‌شود که با ضخامت دال، قطر میلگرد و ابعاد دندانه‌ها مرتبط می‌باشد. سیستم کف‌های سازه‌ای که از بتن مسلح ساخته شده است، نیاز به انتقال مؤثر بارهای کف به سیستم‌های عمودی دارد که از طریق ظرفیت مقاومت در برابر برش، خمش و پیچش صورت می‌گیرد. علاوه بر نیاز به مقاومت، کف‌ها باید معیار تغییر شکل را ارضاء کنند که عرض ترک و افتادگی کم باشد. مجموعه این عوامل قیود مسئله بهینه‌یابی هزینه دال را تشکیل می‌دهند. برای حل این مسئله بهینه‌یابی در این مقاله از الگوریتم بهینه‌یابی اجسام برخوردکننده (CBO) استفاده می‌شود. الگوریتم CBO یک الگوریتم فراکاوشی جدید است که در سال‌های اخیر توسعه یافته است و وجه تمایز اصلی آن با سایر الگوریتم‌های فراکاوشی این است که به پارامتر‌های ورودی و میزان سازی آن‌ها نیاز ندارد و تلاش محاسباتی و زمان کمتری را می‌خواهد. به منظور ارزیابی تأثیر پارامترهای بارگذاری و دهانه تیر بر هزینه بهینه دال‌های بتنی، سه وضعیت مختلف تعریف می‌شود. در هر وضعیت یک حالت بارگذاری و چهار دهانه تیر متفاوت در نظر گرفته می‌شود. در هر حالت با توجه به تغییر پارامترهای ورودی مسئله طراحی بهینه به طور مستقل اجرا می‌گردد و مقدار تابع هدف و مقدار متناظر متغیرهای طراحی تعیین می‌شود. به این ترتیب، حساسیت هزینه بهینه دال‌های بتنی نسبت به پارامترهای بارگذاری و دهانه تیر مورد تحلیل قرار می¬گیرد. نتایج این مطالعه می¬تواند دید جامع¬تری نسبت به عوامل تأثیرگذار در هزینه بهینه، برای طراحان این نوع سازه‌های بتنی فراهم آورد.