پیش‌بینی پاسخ لرزه‌ای سازه‌های ساختمانی با رفتار غیرخطی با استفاده از مدل ترکیبی استنتاج فازی- الگوریتم بهینه‌سازی چند جهانی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

4 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

doi
10.22065/jsce.2022.329350.2726
چکیده

یکی از پارامترهای موثر در روش‌های طراحی مبتنی بر عملکرد تعیین تقاضای جابجایی جانبی می‌باشد. به دلیل وجود منابع بسیاری از عدم‌قطعیت‌ها در مدل‌های تحلیلی و ساده‌سازی‌های انجام شده برای مدل‌سازی و تحلیل، در بسیاری از موارد محاسبه دقیق پاسخ‌های تغییرشکل سازه امکان‌پذیر نبوده یا با پیچیدگی‌های بسیاری همراه است. استفاده از روش‌های پیش‌بینی مبتنی بر آموزش می‌توانند جایگزین مناسبی برای تحلیل‌های دقیق‌تر در ارزیابی رفتار لرزه‌ای یک سازه ساختمانی باشند. در این مقاله یک رویکرد آموزش کارآمد برای پیش‌بینی پاسخ سازه‌های ساختمانی با رفتار غیرخطی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای انجام فرآیند آموزش از یک طرح تطبیقی سیستم استنتاجی فازی با مدل TSK ترکیب شده با الگوریتم بهینه‌سازی چندجهانی (MVO) جهت مدل‌سازی رفتار لرزه‌ای سازه‌ها مبتنی بر داده‌ها استفاده شده است. مدل آموزشی پیشنهادی، با طرح تطبیقی گام‌های زمانی پیشین و بهینه‌یابی پارامترهای مدل TSK با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی پیاده‌سازی شده است. برای پیاده‌سازی طرح تطبیقی، از سه حالت آموزش براساس پاسخ‌های 2، 5 و 10 گام زمانی پیشین استفاده شد. برای آموزش این سیستم از داده‌های جمع‌آوری شده از نتایج تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی تحت 100 شتاب‌نگاشت با ویژگی‌های مختلف استفاده شده است. همچنین برای آزمایش سیستم استنتاجی تعداد 10 شتاب‌نگاشت مورد استفاده قرار گرفتند. عملکرد طرح پیشنهادی بر روی یک مدل سازه‌ای قاب برشی با رفتار غیرخطی هیسترزیس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که سیستم استنتاجی مدل TSK با ترکیب روش بهینه‌سازی یک روش محاسباتی کارآمد برای پیش‌بینی پاسخ سازه‌های غیرخطی می‌باشد. به ازای داده‌های بدست آمده از 10 زمین‌لرزه‌ی گروه آزمایش، استفاده از سه حالت آموزش با 2، 5 و 10 گام زمانی پیشین بترتیب با میانگین خطای مجذور مربعات (MSE) 2.817e-03 و 1.228e-03 و 2.953e-04 قادر به پیش‌بینی تاریخچه زمانی پاسخ دریفت سازه ساختمانی می باشد. با افزایش تعداد گام‌های زمانی از 2 به 10 خطای پیش‌بینی 52/89 درصد کاهش می‌یابد.