Document
Optimum Design of Steel Frames with Concrete Filled Columns Using Metaheuristic Algorithms
Linked Agent
Ajmal, Muhammad , Thesis advisor
Date Issued
2024
Language
English
Extent
[2], 13, 139, [1] pages
Place of institution
Sakhir, Bahrain
Thesis Type
Thesis (Master)
Institution
University of Bahrain, College of Engineering, Department of Civil Engineering
English Abstract
Abstract :
The aim of optimization is to achieve the most favorable design considering a
prioritized set of criteria or constraints. In the realm of engineering advancements, it is
crucial for engineers to explore beyond conventional methods. While traditional
approaches may provide comfort and familiarity, designers must recognize the
increasing significance of optimization methods. These methods play a crucial role in
saving both time and money while simultaneously reducing errors. This research
represents a modest stride toward comprehending the advantages that optimization
can bring to structural design. It aims to contribute to one of the primary goals of
every engineer: designing structures that are not only safe but also economically and
environmentally sustainable.
To accomplish this, design optimization algorithms such as ABC (The Artificial Bee
Colony), TLBO (Teaching Learning Based Optimization), and DE (Differential
Evolution) were employed to determine the optimal cross-sectional dimensions of
columns following the AISC-LRFD design provisions. The software tool ETABS was
utilized to obtain the frame's response to external loads, and the optimization
iterations were executed using MATLAB. Altering the cross-sectional properties of
the members in the 3-D steel frame leads to changes in their performance under
external loads, necessitating a new analysis. This is facilitated through the use of the
Application Programming Interface (API) feature of ETABS, establishing a link
between the coded MATLAB program and ETABS for bidirectional data exchange.
Iterations continue until the convergence criteria are satisfied.
It was found that the utilized optimum design algorithms were able to optimize the
weights and reduce them to the minimum possible sections. It was also found that the
proposed TLBO and DE are efficient and better than the standard ABC in terms of the
convergence history and providing the best results.
Arabic Abstract
الملخص :
الهدف من التحسين هو تحقيق التصميم الأكثر ملاءمة مع الأخذ في الاعتبار مجموعة من المعايير أو القيود ذات الأولوية. في عالم التقدم الهندسي، من المهم للمهندسين أن يستكشفوا ما هو أبعد من الأساليب التقليدية. في حين أن الأساليب التقليدية قد توفر الراحة والألفة، يجب على المصممين إدراك الأهمية المتزايدة لأساليب التحسين. تلعب هذه الأساليب دورا حاسما في توفير الوقت والمال مع تقليل الأخطاء في نفس الوقت. يمثل هذا البحث خطوة متواضعة نحو فهم المزايا التي يمكن أن يجلبها التحسين إلى التصميم الهيكلي. ويهدف إلى المساهمة في أحد الأهداف الأساسية لكل مهندس تصميم هياكل ليست آمنة فحسب، بل أيضا مستدامة اقتصاديا وبيئيا .
ولتحقيق ذلك، تم استخدام خوارزميات تحسين التصميم مثل ABC و TLBO و DE لتحديد أبعاد المقطع العرضي الأمثل للأعمدة وفقا لأحكام تصميم AISC-LRFD تم استخدام الأداة البرمجية ETABS للحصول على استجابة الإطار للأحمال الخارجية، وتم تنفيذ تكرارات التحسين باستخدام MATLAB. يؤدي تغيير خصائص المقطع العرضي للأعضاء في الإطار الفولاذي ثلاثي الأبعاد إلى تغييرات في أدائها تحت الأحمال الخارجية، مما يستلزم إجراء تحليل جديد ويتم تسهيل ذلك من خلال استخدام ميزة واجهة برمجة التطبيقات (API) الخاصة بـ ETABS، وإنشاء رابط بين برنامج MATLAB المشفر و ETABS لتبادل البيانات ثنائي الاتجاه تستمر التكرارات حتى يتم استيفاء معايير التقارب.
وقد وجد أن خوارزميات التصميم الأمثل المستخدمة كانت قادرة على تحسين الأوزان وتقليلها إلى الحد الأدنى من الأقسام الممكنة. وقد وجد أيضًا أن TLBO و DE المقترحين فعالان وأفضل من ABC القياسي من حيث تاريخ التقارب وتقديم أفضل النتائج.
الهدف من التحسين هو تحقيق التصميم الأكثر ملاءمة مع الأخذ في الاعتبار مجموعة من المعايير أو القيود ذات الأولوية. في عالم التقدم الهندسي، من المهم للمهندسين أن يستكشفوا ما هو أبعد من الأساليب التقليدية. في حين أن الأساليب التقليدية قد توفر الراحة والألفة، يجب على المصممين إدراك الأهمية المتزايدة لأساليب التحسين. تلعب هذه الأساليب دورا حاسما في توفير الوقت والمال مع تقليل الأخطاء في نفس الوقت. يمثل هذا البحث خطوة متواضعة نحو فهم المزايا التي يمكن أن يجلبها التحسين إلى التصميم الهيكلي. ويهدف إلى المساهمة في أحد الأهداف الأساسية لكل مهندس تصميم هياكل ليست آمنة فحسب، بل أيضا مستدامة اقتصاديا وبيئيا .
ولتحقيق ذلك، تم استخدام خوارزميات تحسين التصميم مثل ABC و TLBO و DE لتحديد أبعاد المقطع العرضي الأمثل للأعمدة وفقا لأحكام تصميم AISC-LRFD تم استخدام الأداة البرمجية ETABS للحصول على استجابة الإطار للأحمال الخارجية، وتم تنفيذ تكرارات التحسين باستخدام MATLAB. يؤدي تغيير خصائص المقطع العرضي للأعضاء في الإطار الفولاذي ثلاثي الأبعاد إلى تغييرات في أدائها تحت الأحمال الخارجية، مما يستلزم إجراء تحليل جديد ويتم تسهيل ذلك من خلال استخدام ميزة واجهة برمجة التطبيقات (API) الخاصة بـ ETABS، وإنشاء رابط بين برنامج MATLAB المشفر و ETABS لتبادل البيانات ثنائي الاتجاه تستمر التكرارات حتى يتم استيفاء معايير التقارب.
وقد وجد أن خوارزميات التصميم الأمثل المستخدمة كانت قادرة على تحسين الأوزان وتقليلها إلى الحد الأدنى من الأقسام الممكنة. وقد وجد أيضًا أن TLBO و DE المقترحين فعالان وأفضل من ABC القياسي من حيث تاريخ التقارب وتقديم أفضل النتائج.
Note
Titel on cover :
التصميم الأمثل للمنشآت الفولاذية مع الأعمدة المملوءة بالخرسانةبأستخدام خوارزميات الأدلة العليا
التصميم الأمثل للمنشآت الفولاذية مع الأعمدة المملوءة بالخرسانةبأستخدام خوارزميات الأدلة العليا
Member of
Identifier
https://digitalrepository.uob.edu.bh/id/895bb985-104f-4116-978e-7fa56450afee