نمونه پایاننامه سازه

نمونه پایان‌نامه محیط زیست: راهنمای گام به گام

نوشتن پایان‌نامه در رشته محیط زیست، نیازمند تلاش، پشتکار و آشنایی با اصول و قواعد نگارش علمی و همچنین تسلط بر مباحث فنی و تخصصی این رشته است. در این مسیر، مطالعه نمونه پایان‌نامه‌های برجسته و باکیفیت می‌تواند راهنمای ارزشمندی برای دانشجویان باشد.

در این مطلب، ضمن معرفی منابعی برای یافتن نمونه پایان‌نامه محیط زیست، به بررسی ساختار و محتوای یک نمونه پایان‌نامه در این رشته می‌پردازیم.

منابع یافتن نمونه پایان‌نامه محیط زیست

دانشجویان می‌توانند از طریق روش‌های مختلفی به نمونه پایان‌نامه‌های محیط زیست دسترسی پیدا کنند:

• کتابخانه‌ها: بسیاری از کتابخانه‌های دانشگاهی و عمومی، مجموعه‌های کاملی از پایان‌نامه‌ها را در قالب چاپی یا الکترونیکی نگهداری می‌کنند. در این کتابخانه‌ها، می‌توانید با جستجو در میان عناوین و چکیده‌ها، پایان‌نامه‌های مرتبط با موضوع تحقیق خود را پیدا کنید.
• سایت‌های دانشگاه‌ها: اکثر دانشگاه‌ها پایان‌نامه‌های پذیرفته شده را در وب‌سایت خود به صورت الکترونیکی بارگذاری می‌کنند. برای یافتن نمونه پایان‌نامه‌های محیط زیست در وب‌سایت دانشگاه‌ها، می‌توانید از بخش جستجو و یا دسته‌بندی موضوعی پایان‌نامه‌ها استفاده کنید.
• پایگاه‌های اطلاعاتی: پایگاه‌های اطلاعاتی مانند ایرانداک، سیویلیکا و گنجور، مرجعی جامع برای یافتن پایان‌نامه‌های فارسی در موضوعات مختلف از جمله محیط زیست هستند. در این پایگاه‌ها، می‌توانید با استفاده از کلمات کلیدی مرتبط با موضوع تحقیق خود، به لیست کاملی از پایان‌نامه‌های موجود دسترسی پیدا کنید.
• سایت‌های شخصی: برخی از دانشجویان و اساتید، پایان‌نامه‌های خود را در وب‌سایت شخصی خود برای دانلود رایگان یا مطالعه آنلاین قرار می‌دهند. با جستجو در موتورهای جستجو و یا شبکه‌های اجتماعی، می‌توانید نمونه‌هایی از این پایان‌نامه‌ها را پیدا کنید.

ساختار و محتوای یک نمونه پایان‌نامه محیط زیست

ساختار و محتوای یک نمونه پایان‌نامه محیط زیست، به طور کلی شامل بخش‌های زیر است:

• صفحه عنوان: شامل عنوان پایان‌نامه، نام نویسنده، نام استاد راهنما، نام گروه آموزشی، نام دانشکده، نام دانشگاه و تاریخ دفاع می‌شود.
• چکیده: خلاصه‌ای از محتوای پایان‌نامه، شامل مقدمه، روش تحقیق، یافته‌ها و نتیجه‌گیری است. چکیده باید به گونه‌ای نوشته شود که خواننده را با موضوع تحقیق و یافته‌های اصلی آن آشنا کند.
• فهرست مطالب: فهرستی از عناوین و زیرعنوان‌های پایان‌نامه به همراه شماره صفحه آنها. فهرست مطالب باید به گونه‌ای تنظیم شود که ساختار کلی پایان‌نامه را به خواننده نشان دهد.
• مقدمه: در این بخش، موضوع تحقیق، اهمیت آن، ضرورت انجام پژوهش، پیشینه تحقیق و سوالات پژوهش ارائه می‌شود. مقدمه باید به گونه‌ای نوشته شود که خواننده را به مطالعه ادامه مطلب ترغیب کند.
• مروری بر ادبیات: در این بخش، به بررسی منابع و مطالعات انجام شده در زمینه موضوع تحقیق پرداخته می‌شود. مروری بر ادبیات باید به گونه‌ای نوشته شود که نشان‌دهنده تسلط دانشجو بر موضوع تحقیق و آشنایی او با آخرین یافته‌های علمی در این زمینه باشد.
• روش تحقیق: در این بخش، روش و ابزارهای جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها معرفی می‌شود. روش تحقیق باید به گونه‌ای انتخاب و اجرا شود که برای پاسخ به سوالات پژوهش مناسب باشد.
• یافته‌ها: در این بخش، یافته‌های حاصل از پژوهش به صورت جداول، نمودارها و توضیحات ارائه می‌شود. یافته‌ها باید به گونه‌ای ارائه شوند که واضح، دقیق و قابل فهم باشند.
• بحث و نتیجه‌گیری: در این بخش، یافته‌ها تفسیر و تحلیل شده و به سوالات پژوهش پاسخ داده می‌شود. بحث و نتیجه‌گیری باید به گونه‌ای نوشته شود که نشان‌دهنده قدرت تحلیل و تفکر انتقادی دانشجو باشد.
• فهرست منابع: شامل منابع مورد استفاده در نگارش پایان‌نامه است. فهرست منابع باید به گونه‌ای تنظیم شود که مطابق با یک سبک نگارش علمی خاص (مانند APA یا Chicago) باشد.
• پیوست‌ها: شامل جداول، نمودارها، تصاویر و سایر اطلاعات تکمیلی است. پیوست‌ها باید شامل اطلاعاتی باشند که برای درک بهتر محتوای پایان‌نامه ضروری هستند.

نمونه پایان‌نامه سازه: راهنمای گام به گام

نوشتن پایان‌نامه در رشته مهندسی عمران، گرایش سازه، نیازمند تلاش، پشتکار و آشنایی با اصول و قواعد نگارش علمی و همچنین تسلط بر مباحث فنی و تخصصی این رشته است. در این مسیر، مطالعه نمونه پایان‌نامه‌های برجسته و باکیفیت می‌تواند راهنمای ارزشمندی برای دانشجویان باشد.

در این مطلب، ضمن معرفی منابعی برای یافتن نمونه پایان‌نامه سازه، به بررسی ساختار و محتوای یک نمونه پایان‌نامه در این گرایش می‌پردازیم.

منابع یافتن نمونه پایان‌نامه سازه

دانشجویان می‌توانند از طریق روش‌های مختلفی به نمونه پایان‌نامه‌های سازه دسترسی پیدا کنند:

• کتابخانه‌ها: بسیاری از کتابخانه‌های دانشگاهی و عمومی، مجموعه‌های کاملی از پایان‌نامه‌ها را در قالب چاپی یا الکترونیکی نگهداری می‌کنند. در این کتابخانه‌ها، می‌توانید با جستجو در میان عناوین و چکیده‌ها، پایان‌نامه‌های مرتبط با موضوع تحقیق خود را پیدا کنید.
• سایت‌های دانشگاه‌ها: اکثر دانشگاه‌ها پایان‌نامه‌های پذیرفته شده را در وب‌سایت خود به صورت الکترونیکی بارگذاری می‌کنند. برای یافتن نمونه پایان‌نامه‌های سازه در وب‌سایت دانشگاه‌ها، می‌توانید از بخش جستجو و یا دسته‌بندی موضوعی پایان‌نامه‌ها استفاده کنید.
• پایگاه‌های اطلاعاتی: پایگاه‌های اطلاعاتی مانند ایرانداک، سیویلیکا و گنجور، مرجعی جامع برای یافتن پایان‌نامه‌های فارسی در موضوعات مختلف از جمله مهندسی عمران هستند. در این پایگاه‌ها، می‌توانید با استفاده از کلمات کلیدی مرتبط با موضوع تحقیق خود، به لیست کاملی از پایان‌نامه‌های موجود دسترسی پیدا کنید.
• سایت‌های شخصی: برخی از دانشجویان و اساتید، پایان‌نامه‌های خود را در وب‌سایت شخصی خود برای دانلود رایگان یا مطالعه آنلاین قرار می‌دهند. با جستجو در موتورهای جستجو و یا شبکه‌های اجتماعی، می‌توانید نمونه‌هایی از این پایان‌نامه‌ها را پیدا کنید.

ساختار و محتوای یک نمونه پایان‌نامه سازه

ساختار و محتوای یک نمونه پایان‌نامه سازه، به طور کلی شامل بخش‌های زیر است:

• صفحه عنوان: شامل عنوان پایان‌نامه، نام نویسنده، نام استاد راهنما، نام گروه آموزشی، نام دانشکده، نام دانشگاه و تاریخ دفاع می‌شود.
• چکیده: خلاصه‌ای از محتوای پایان‌نامه، شامل مقدمه، روش تحقیق، یافته‌ها و نتیجه‌گیری است. چکیده باید به گونه‌ای نوشته شود که خواننده را با موضوع تحقیق و یافته‌های اصلی آن آشنا کند.
• فهرست مطالب: فهرستی از عناوین و زیرعنوان‌های پایان‌نامه به همراه شماره صفحه آنها. فهرست مطالب باید به گونه‌ای تنظیم شود که ساختار کلی پایان‌نامه را به خواننده نشان دهد.
• مقدمه: در این بخش، موضوع تحقیق، اهمیت آن، ضرورت انجام پژوهش، پیشینه تحقیق و سوالات پژوهش ارائه می‌شود. مقدمه باید به گونه‌ای نوشته شود که خواننده را به مطالعه ادامه مطلب ترغیب کند.
• مروری بر ادبیات: در این بخش، به بررسی منابع و مطالعات انجام شده در زمینه موضوع تحقیق پرداخته می‌شود. مروری بر ادبیات باید به گونه‌ای نوشته شود که نشان‌دهنده تسلط دانشجو بر موضوع تحقیق و آشنایی او با آخرین یافته‌های علمی در این زمینه باشد.
• روش تحقیق: در این بخش، روش و ابزارهای جمع‌آوری و تحلیل داده‌ها معرفی می‌شود. روش تحقیق باید به گونه‌ای انتخاب و اجرا شود که برای پاسخ به سوالات پژوهش مناسب باشد.
• یافته‌ها: در این بخش، یافته‌های حاصل از پژوهش به صورت جداول، نمودارها و توضیحات ارائه می‌شود. یافته‌ها باید به گونه‌ای ارائه شوند که واضح، دقیق و قابل فهم باشند.
• بحث و نتیجه‌گیری: در این بخش، یافته‌ها تفسیر و تحلیل شده و به سوالات پژوهش پاسخ داده می‌شود. بحث و نتیجه‌گیری باید به گونه‌ای نوشته شود که نشان‌دهنده قدرت تحلیل و تفکر انتقادی دانشجو باشد.
• فهرست منابع: شامل منابع مورد استفاده در نگارش پایان‌نامه است. فهرست منابع باید به گونه‌ای تنظیم شود که مطابق با یک سبک نگارش علمی خاص (مانند APA یا Chicago) باشد.
• پیوست‌ها: شامل جداول، نمودارها، تصاویر و سایر اطلاعات تکمیلی است. پیوست‌ها باید شامل اطلاعاتی باشند که برای درک بهتر محتوای پایان‌نامه ضروری هستند.

نمونه پایاننامه سازه

فصل اول 1

(کلیات و پیشینه پژوهش) 1
1-1 مقدمه 2
1-2 ادبیات تحقیق 8
1-2-1 مبانی لرزه شناسی 8
1-2-2 تاریخچه ی زمانی زلزله 14
1-2-3 هموار کردن طیف پاسخ ناشی از رکوردهای مختلف 17
1-2-4 طیف طرح مقیاس شده 18
1-2-5 ضوابط آیین نامه ای 18

1-3 بهینه سازی 20
1-3-1 انواع روش های بهینه سازی 21
1-3-2 جستجوی ابتکاری 21
1-4 وراثت 24
1-4-1 مروری بر تاریخچه علم ژنتیک 25
1-4-2 الگوریتم ژنتیک 27
1-4-3 تاریخچه الگوریتم ژنتیک 28
1-4-4 خصوصیات الگوریتم ژنتیک 30
1-4-5 ساختار کلی الگوريتم‏هاي ژنتيكي 31

1-4-6 پارامتر های الگوریتم ژنتیک 32
1-5 روند کلي بهينه سازي و حل مسائل در الگوريتم ژنتيک 33
1-6 پیشینه تحقیق 34
1-6-1 مقدمه 34
1-6-2 تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با موضوع 36
1-6-3 جمع بندی از مبانی نظری و عملی برای ساختن پشتوانه معتبر 43

فصل دوم 45

(روش تحقیق، تجزیه و تحلیل داده ها) 45
2-1 مقدمه 46
2-2 تعاریف و مفاهیم پایه ژنتیک 48
2-2-1 ژن 48
2-2-2 مارپیچ مضاعف 49
2-2-3 کروموزم 50
2-2-4 آلل 51

2-2-5 جمعیت 51
2-2-6 اصل بقاء و برازندگی 52
2-2-6 تولید مثل 54
2-2-7 انتخاب 54
2-2-8 تقاطع 56
2-2-9 جهش 58
2-2-10 حذف 59
2-2-11 تعویض یا جایگزینی 60

2-3 جایگزینی به روش انتخاب نخبه گرا 61
2-4 همگرایی 62
2-5 روند كلي الگوريتم‏هاي ژنتيكي 63
2-6 عملگرهاي الگوریتم ژنتيك 67
2-7 مزایای الکوریتم ژنتیک 70
2-8 معایب الگوریتم ژنتیک 71
2-9 کاربردهای الگوریتم ژنتیک 72
2-10 تحلیل های تاریخچه زمانی 73
2-11 انواع روش های مختلف مقیاس سازی شتابنگاشت ها 75
2-12 به مقیاس درآوردن رکوردها 77

2-13 استفاده از الگوریتم ژنتیک برای مقیاس کردن رکوردها 79
2-14 المان های اساسی الگوریتم ژنتیک اعمال شده در این مسائل 81
2-15 انتخاب شتابنگاشت ها برای طرح لرزه ای 83
2-16 چگونگی جمع آوری و شیوه های تجزیه و تحلیل داده ها 84
2-17 فرمول بندی مسئله 86
2-18 انتخاب، اجرا و مقایسه ی مثال ها و شواهد 88
2-19 برنامه های اجرا شده در مراحل مختلف و ارائه برنامه تکامل یافته 89

2-20 عملگرهای ژنتیک 91
2-20-1 انتخاب 91
2-20-2 همبری 91
2-20-3 جهش 91
2-21 گونه سازی 92
2-22 انتخاب شتابنگاشت ها و تاثیر بزرگی جامعه نگاشت ها 93

فصل سوم 94

نتایج و بحث 94
3-1 پارامترهای کنترلی الگوریتم ژنتیک 95
3-2 نتایج اجرای برنامه 97
3-3 بررسی مقایسه ای برنامه ارائه شده 99
3-4 بررسی تاثیر پارامترهای کنترلی بهینه یابی در الگوریتم ژنتیک دودویی 110
3-5 ارائه الگوریتم ژنتیک هیبریدی (انتخاب پارامترهای کنترلی بهینه یابی توسط الگوریتم ژنتیک) 146
3-6 یافته های پژوهش 151
3-7 جمع بندی کلی 153
3-8 پیشنهادها و زمینه های ادامه پژوهش 156

منابع 157

پیوست 162

فهرست جداول

جدول 2- 1- انطباق بین سیر تکامل طبیعی و الگوریتم ژنتیک 47

جدول 3- – 1پارامترهای الگوریتم ژنتیک مرجع[30] 99
جدول 3- – 2 نتایج اجرای برنامه دودویی با مقادیر پارامترهای پیشنهادی مرجع[30] 100
جدول 3- – 3 ضرایب مقیاس و شماره رکوردهای بهترین اجرای برنامه ژنتیک دودویی با مقادیر [30] 100
جدول 3- – 4 نتایج اجرای برنامه حقیقی با مقادیر پارامترهای پیشنهادی مرجع[30] 102
جدول 3- – 5 ضرایب مقیاس و شماره رکوردهای بهترین اجرای برنامه ژنتیک حقیقی با مقادیر متغیر پیشنهادی نعیم و همکاران[30] 102
جدول 3- – 6پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی پیشنهاد شده توسط سیف[8] 104
جدول 3- – 7 نتایج اجرای رمزدهی دودویی با مقادیر پیشنهادی پارامترهای سیف[8] 104

جدول 3- – 8 ضرایب مقیاس و شماره رکوردهای بهترین اجرایی برنامه ژنتیک باینری با مقادیر ژنتیکی پیشنهادی سیف[8] 105
جدول 3- – 9 پارامترهای الگوریتم ژنتیک حقیقی پیشنهاد شده توسط سیف[8] 106
جدول 3- – 10 نتایج اجرای رمزدهی حقیقی با مقادیر پیشنهادی پارامترهای سیف[8] 106
جدول 3- – 11 ضرایب مقیاس و شماره رکوردهای بهترین اجرای برنامه ژنتیک حقیقی با مقادیر ژنتیک پیشنهادی سیف[8] 106
جدول 3- 12- نتایج بهترین اجرای برنامه الگوریتم ژنتیک دودویی با مقادیر پارامترهای پیشنهاد شده ی مرجع[30] 107
جدول 3- – 13 پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی برای بررسی تعداد نسل 111

جدول 3- – 14 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با تعداد نسل 50 111
جدول 3- – 15 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با تعداد نسل 50 111
جدول 3- – 16 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با تعداد نسل 200 112
جدول 3- – 17 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با تعداد نسل 200 113
جدول 3- – 18 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با تعداد نسل 500 114
جدول 3- – 19 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با تعداد نسل 500 114
جدول 3- – 20 مقادیر پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی برای بررسی تعداد فرد 116
جدول 3- – 21 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با جامعه 50 عضوی 117

جدول 3- – 22 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با جامعه 50 عضوی 117
جدول 3- – 23 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با جامعه 300 عضوی 118
جدول 3- – 24 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با جامعه 300 عضوی 118
جدول 3- – 25 مقادیر پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی برای بررسی حد پایین ضرایب مقیاس گذاری 120
جدول 3- – 26 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با حد پایین ضرایب مقیاس گذاری 0.2 120
جدول 3- – 27 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه حد پایین ضرایب مقیاس گذاری 0.2 121
جدول 3- – 28 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با حد پایین ضرایب مقیاس گذاری 1 122
جدول 3- – 29 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه حد پایین ضرایب مقیاس گذاری 1 122

جدول 3- – 30 مقادیر پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی برای بررسی حد بالا ضرایب مقیاس گذاری 124
جدول 3- – 31 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با حد بالا ضرایب مقیاس گذاری 2 124
جدول 3- – 32 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه حد بالا ضرایب مقیاس گذاری 2 125
جدول 3- – 33 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با حد بالا ضرایب مقیاس گذاری 2.5 126
جدول 3- – 34 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه حد بالا ضرایب مقیاس گذاری 2.5 126
جدول 3- – 35 مقادیر پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی برای بررسی همبری کروموزوم اول 128
جدول 3- – 36 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با نرخ همبری 0.6 برای کروموزوم اول 128
جدول 3- – 37 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با نرخ همبری 0.6 برای کروموزوم اول 128

جدول 3- – 38 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با نرخ همبری 0.9 برای کروموزوم اول 129
جدول 3- – 39 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با نرخ همبری 0.9 برای کروموزوم اول 130
جدول 3- – 40 مقادیر پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی برای بررسی نرخ همبری کروموزوم دوم 132
جدول 3- – 41 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با نرخ همبری 06 برای کروموزوم دوم 132
جدول 3- – 42 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با نرخ همبری 0.6 برای کروموزوم دوم 132
جدول 3- – 43 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با نرخ همبری 0.9 برای کروموزوم دوم 133
جدول 3- – 44 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با نرخ همبری 0.9 برای کروموزوم دوم 134

جدول 3- – 45 مقادیر پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی با نرخ جهش 0.001 برای کروموزوم اول 136
جدول 3- – 46 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با نرخ جهش 0.001 برای کروموزوم اول 136
جدول 3- – 47 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با نرخ جهش 0.001 برای کروموزوم اول 137
جدول 3- – 48 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با نرخ جهش 0.01 برای کروموزوم اول 138
جدول 3- – 49 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با نرخ جهش 0.01 برای کروموزوم اول 138
جدول 3- – 50 مقادیر پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی برای بررسی نرخ جهش کروموزوم دوم 140
جدول 3- – 51 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با نرخ جهش 0.001 برای کروموزوم دوم 140
جدول 3- – 52 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با نرخ جهش 0.001 برای کروموزوم دوم 140

جدول 3- – 53 نتایج اجرای برنامه ژنتیک دودویی با نرخ جهش 0.01 برای کروموزوم دوم 141
جدول 3- – 54 ضرایب مقیاس بهترین نتیجه حاصل شده از برنامه با نرخ جهش 0.01 برای کروموزوم دوم 142
جدول 3- – 55 مقادیر نهایی پارامترهای الگوریتم ژنتیک دودویی پس از بررسی 143
جدول 3- – 56 اسامی و ضرایب مقیاس رکوردهای منتخب از برنامه الگوریتم ژنتیک دودویی 144
جدول 3- – 57 مقادیر پارامترهای بدست آمده از الگوریتم هیبریدی 148

جدول 3- – 58 نتایج اجرای برنامه با مقادیر بدست آمده از الگوریتم هیبریدی 148
جدول 3- – 59 ضرایب مقیاس و شماره زلزله های انتخاب شده از الگوریتم هیبریدی 148
جدول 3– 1 مقایسه خطای برنامه با مرجع [30] 153
جدول 3– 2 مقایسه خطای برنامه با مرجع [8] 154

فهرست اشکال

شکل 1- 1- اصول کار لرزه نگار[6] 13
شکل 1- 2- شبه کد یک الگوریتم ژنتیک متداول 31
شکل 2- 1- نمودار بلوکی الگوریتم ژنتیک[15] 64
شکل 2- 2- سمت راست الگوریتم باینری و سمت چپ الگوریتم اعداد حقیقی 85
شکل 2- 3- طیف طرح آیین نامه زلزله 2800 برای زمین نوع 2 با خطر نسبی زیاد و خیلی زیاد 93

شکل 3- 1- روند بررسی و اجرای برنامه های ارائه شده 98
شکل 3- 2- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه 101
شکل 3- 3- مقایسه طیف پاسخ متوسط جذر مجموع مربعات با طیف هدف[30] 101
شکل 3- 4- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی حقیقی با مقادیر متغیرهای پیشنهادی مرجع[30] 103
شکل 3- 5- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با مقادیر متغیرهای پیشنهادی سیف[8] 105

شکل 3- 6- مقایسه طیف پاسخ متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی حقیقی با مقادیر متغیرهای پیشنهادی سیف[8] 107
شکل 3- 7- نمودار برازش تابع شایستگی الگوریتم ژنتیک دودویی 108
شکل 3- 8- طیف پاسخ مقیاس شده شتابنگاشت های بدست آمده از برنامه ژنتیک دودویی و طیف متوسط جذر مجموع مربعات در مقایسه با طیف آیین نامه 2800 108
شکل 3- 9- طیف پاسخ مقیاس شده شتابنگاشت ها و طیف متوسط جذر مجموع مربعات مرجع [30] 109شکل 3- 10- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای نسل 50تایی 112
شکل 3- 11- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای نسل 200تایی 113
شکل 3- 12- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای نسل500تایی 115
شکل 3- 13- بررسی و مقایسه طیف های پاسخ با تکرار نسل های مختلف 115

شکل 3- 14- مقایسه طیف متوسط رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای جامعه با تعداد فرد 50تایی 117
شکل 3- 15- مقایسه طیف متوسط رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای جامعه 300 عضوی 119
شکل 3- 16- مقایسه و بررسی طیف های پاسخ بهترین نتایج بدست آمده با طیف طرح برای تعدادفرد مختلف 119
شکل 3- 17- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه 121
شکل 3- 18- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه 122
شکل 3- 19- مقایسه و بررسی طیف های پاسخ بهترین نتایج بدست آمده با طیف طرح 123
شکل 3- 20- مقایسه طیف متوسط رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای بررسی حد بالا 0.2 ضرایب 125
شکل 3- 21- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای 126
شکل 3- 22- مقایسه و بررسی طیف های پاسخ بهترین نتایج بدست آمده با طیف طرح 127

شکل 3- 23- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه 129
شکل 3- 24- مقایسه طیف متوسط رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای بررسی همبری کروموزوم اول برابر 0.9 130
شکل 3- 25- مقایسه و بررسی طیف های پاسخ بهترین نتایج بدست آمده با طیف طرح 131
شکل 3- 26- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه 133
شکل 3- 27- مقایسه طیف متوسط با طیف طرح آیین نامه برای بررسی نرخ همبری کروموزوم دوم برابر 0.9 134
شکل 3- 28- مقایسه و بررسی طیف های پاسخ بهترین نتایج بدست آمده با طیف طرح 135
شکل 3- 29- مقایسه طیف پاسخ متوسط با طیف طرح آیین نامه برای بررسی نرخ جهش کروموزوم اول 0.001 137

شکل 3- 30- مقایسه طیف متوسط رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای بررسی جهش کروموزوم اول برابر با0.01 138
شکل 3- 31- مقایسه و بررسی طیف های پاسخ بهترین نتایج بدست آمده با طیف طرح 139
شکل 3- 32- مقایسه طیف متوسط جذر مجموع مربعات رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه 141
شکل 3- 33- مقایسه طیف متوسط رمزدهی دودویی با طیف طرح آیین نامه برای بررسی جهش کروموزوم دوم 0.001 142
شکل 3- 34- مقایسه و بررسی طیف های پاسخ بهترین نتایج بدست آمده با طیف طرح 143
شکل 3- 35- نمودار روند بهبو تابع شایستگی پس از کنترل مقادیر پارامتری ژنتیک دودویی 145

شکل 3- 36–سمت راست شتابنگاشت های منتخب مقیاس شده سمت چپ شتابنگاشت های منتخب مقیاس نشده 145
شکل 3- 37- ساختار الگوریتم ژنتیک هیبریدی 147
شکل 3- 38- نمودار برازش برنامه هیبریدی 149
شکل 3- 39- مقایسه طیف پاسخ بدست آمده توسط الگوریتم هیبریدی با طیف طرح 149
شکل 3- 40- نمودار میله ای برای مقایسه خطاهای 22 ترکیب از دو برنامه الگوریتم ژنتیک دودویی و حقیقی اجرا شده 150

فصل اول
(کلیات و پیشینه پژوهش)

1-1 مقدمه

فلات ایران سابقه لرزه خیزی طولانی دارد و بررسی تاریخ کهن بر وقوع زلزله در سه هزار سال قبل از میلاد مسیح گواه است. امبرسز در یک بررسی تاریخی سابقه نزدیک به شش هزار زلزله را که از دو هزار سال قبل در این سرزمین رخ داده از منابع تاریخی استخراج نموده و مورد تحلیل قرار داده است. که این نتایج نشان داده مناطق فعال در ادوار مختلف کم و بیش بر هم منطبق هستند.

با توجه به این مسئله که کشور ایران در روی چندین گسل زلزله واقع شده است و ساختمان های ناپایدار که همه ساله شاهد ویرانی آنها در مقابل رخداد های زلزله هستیم، باید به دنبال راه هایی برای این مشکل گشت. حرکت زمین در هنگام زلزله می تواند خسارات شدیدی بر ساختمانها و تجهیزات داخل آنها وارد نماید. هنگامیکه شتاب، سرعت و تغییر مکانهای زمین به سازه اعمال می شوند در اغلب حالات تقویت شده و تقویت شدن این جنبش ها باعث ایجاد نیروها و تغییر مکانهای زیاد در سازه می شود. عوامل زیادی بر حرکت زمین و تقویت آنها اثر می گذارند. به منظور بررسی رفتار یک سازه و طراحی ایمن و اقتصادی آن لازم است که اثر این عوامل مورد توجه قرار گیرند[5].

ارزیابی و شناخت زلزله هایی که در آینده ممکن است به وقوع بپیوندد از مسائل مهم مهندسی زلزله و سازه می باشد، که نیازمند شناخت و پیش بینی زلزله محتمل و خصوصیات آن در منطقه و همچنین شناخت رفتار سازه تحت این زلزله می باشد. در روش های تحلیل دینامیکی نیروی جانبی زلزله با استفاده از بازتاب دینامیکی که سازه بر اثر حرکت زمین ناشی از زلزله، از خود نشان می دهد، بدست می آید.

این روش ها شامل روش “تحلیل طیفی” و روش “تحلیل تاریخچه زمانی” است. حرکت زمین، که از آن در تحلیل های دینامیکی استفاده می گردد باید حداقل، شرایط زلزله طرح را داشته باشد. آثار حرکت زمین به یکی از دو صورت “طیف بازتاب شتاب” و یا “تاریخچه زمانی شتاب” تعیین می گردد[3].

برای طیف بازتاب شتاب می توان از طیف طرح استاندارد و یا از طیف طرح ویژه ساختگاه مطابق ضوابط آیین نامه استفاده نمود.
عموما سازه ها هنگامی که تحت زلزله های قوی قرار می گیرند وارد محدوده غیر خطی می شوند، به همین دلیل تحلیل غیر خطی تاریخچه زمانی سازه مهم می باشد. تحلیل های غیرخطی تاریخچه زمانی ، در تحلیل لرزه ای و طراحی سازه رایج تر است. آیین نامه های مربوط به سازه های جداساز لرزه ای، مقررات حاکم بر تحلیل های غیرخطی تاریخچه زمانی را شامل می شوند.

حدود دو دهه است که در اروپا و آمریکا مقررات آیین نامه های حاکم بر تحلیل های تاریخچه زمانی تشریح شده است. با وجود اینکه خطر لرزه ای در یک محل(سایت) برای مقاصد طراحی بوسیله طیف طرح ، ارائه شده است تقریبا همه ی آیین نامه های طراحی، برای مقیاس نمودن و انتخاب تاریخچه ی زمانی زمین لرزه مطابق با طیف طرح، به یک روش دقیق تری نیازمندند.

چندین روش برای مقیاس گذاری تاریخچه زمانی ارائه شده است. این روش ها شامل: روش های حوزه بسامد و روش های حوزه زمانی می باشد، که در روشهای حوزه بسامد، مقدار بسامد، برای مطابقت دادن رکورد حرکت زمین دستکاری می شود. در روش حوزه زمانی مقدار دامنه رکورد حرکت زمین مقیاس می شود. صرفنظر از این روش ها تقریبا در همه ی نظریه های موجود، فرآیندهای انتخاب و مقیاس گذاری زلزله مطابق با طیف طرح جداگانه و مجزا می باشد[30].

انتخاب حرکت زمین در تحلیل های دینامیکی بسیار مهم است زیرا حرکت ها تاثیر قابل توجهی در نتیجه تحلیل و همچنین خروجی طرح دارند. بنابراین، بدست آوردن یک مجموعه از حرکات زمین با تخمین دقیق از پاسخ لرزه ای سازه بر اساس خطر لرزه ای محلی که سازه در آن واقع شده، بسیار مهم می باشد. اخیرا دسترسی به داده های دیجیتال آنلاین و همین طور دسترسی به شتابنگاشت های زمین لرزه های واقعی افزایش یافته است. اگر چه بسته به شرایط ایستگاه ثبت شتابنگاشت، بزرگی زلزله منبع، محل ثبت رکورد حرکت زمین، نوع گسل، نوع خاک، مدت زمان حرکت ها، مشخصات طیفی تفاوت های زیادی دارند.

هدف اصلی در این تحقیق، انتخاب یک ترکیب مناسب از مجموعه رکوردهای زلزله در یک محل مشخص (سایت) که با طیف طرح تطبیق پیدا کرده و کمترین اختلاف را با آن داشته باشد، است. مشخصات لازم جهت مقیاس نمودن رکورد زلزله، متغیرهای عددی ای هستند که در یک محدوده خاص توسط کاربر اعمال می شوند. بنابراین فاز و شکل طیف پاسخ زمین لرزه دست نخورده باقی می ماند.

برخلاف روشهای متداول جهت مقیاس کردن، که در آن ابتدا مجموعه ای از رکوردهای زلزله از پیش تعیین شده و سپس، مقیاس نمودن را با طیف طرح تطبیق می دادند، روش ارائه شده قادر است از یک مجموعه شامل هزاران رکورد زلزله، جستجو کرده و یک زیر مجموعه از رکوردهایی که مطابق طیف هدف می باشند را معرفی کند، که این وظیفه توسط الگوریتم ژنتیک آموزش انجام می شود.

الگوریتم ژنتیک سرآمد روش های تکاملی می باشد و نیازی به اطلاعات گرادیان ندارد. پیاده سازی الگوریتم های ژنتیک با ایجاد یک جمعیت اولیه از کروموزوم ها شروع می شود. سپس این ساختارهای اولیه ارزیابی شده و با توجه به میزان شایستگی به آنها فرصت تولید مثل داده می شود. معمولا میزان مطلوبیت راه حل ها با توجه به جمعیت فعلی تعیین می گردد. ساختار الگوریتم ژنتیک به این صورت است که حداقل باید دارای یک عضو در جمعیت اولیه خود باشد. این عضو وظیفه تولید یک جمعیت تازه و نمو آن را برای برآورده ساختن شرط پایانی، بر عهده دارد.

در الگوریتم ژنتیک اولین مرحله تکامل، تولید افراد می باشد. در این الگوریتم ها پس از تولید جمعیت اولیه، نوبت به انتخاب دو والدین و تلفیق آنها در قالب یک یا دو فرزند و در نهایت جهش فرزندان می رسد. فرزندان جدید جایگزین یکی از افراد ضعیف تر نسبت به خود در جمعیت می شوند.
الگوریتم ژنتیک یک رویه تکراری می باشد که شامل یک جمعیت با اندازه ثابت است.

هر یک از افراد این جمعیت با توجه به یک رشته محدود از سمبول ها ارائه می شوند که از آنها تحت عنوان ژنوم یاد می شود. هر یک از این ژنوم ها یک راه حل ممکن در فضای مسئله را کد می کنند. از فضای مسئله به فضای جستجو تعبیر می شود که این فضا تمام راه حل های ممکن مسئله را در بر می گیرد. عموما از الگوریتم های ژنتیک در مورد مسائلی استفاده می شود که فضای جستجوی آنها بسیار بزرگ بوده و روشهای جستجوی معمول در مورد آنها کاربردی ندارد.

با توجه به هدف اصلی این تحقیق که بدست آوردن مجموعه حرکت زمین توسط الگوریتم ژنتیک، مطابق با طیف طرح آیین نامه 2800 ایران[3] می باشد، الگوریتم ژنتیک می تواند، از میان جامعه نگاشت های واقعی زمین برای یک منطقه مشخص با نوع خاک مخصوص، به انتخاب و مقیاس گذاری برای بدست آوردن ترکیب مناسبی از حرکت های زمین، مطابق با طیف طرح معرفی شده در آیین نامه 2800 ایرن، بپردازد.

فرآیند تحقیق به این صورت می باشد که، ابتدا بر اساس ویژگی های زلزله های مختلف رخ داده در جهان بر اساس نوع خاک، و فاصله ایستگاه از منبع زلزله مشخص، یک پایگاه داده انتخاب شده، سپس این داده ها را برای انواع مختلف خاک بسط داده خواهد شد و سپس الگوریتم ژنتیک به انتخاب طیف پاسخ ترکیب این رکوردها با مقایسه طیف آیین نامه خواهد پرداخت، و اگر معیار همگرایی ارضا شود آن مجموعه به عنوان یک فرد برای رکورد زلزله انتخاب می شود.( طیف پاسخ از بسط مجموعه های که متناسب با طیف طرح آیین نامه هستند بدست می آید).

نتایج نشان میدهد که الگوریتم ژنتیک نتایج دقیقی را در انتخاب و مقیاس نمودن مجموعه های زلزله اصلی مطابق با طیف طرح تولید می کند. از نتایج این تحقیق می توان در دفاتر طراحی و مشاوره زمانی که آموزش انجام تحلیل های دینامیکی ضروری است، استفاده نمود.
در این تحقیق با توجه به فرضیاتی مانند مقایسه طیف پاسخ با طیف طراحی بر اساس استاندارد 2800 ایران، خطی بودن رفتار سازه ها در تهیه طیف پاسخ و فرضیات متداول در بهینه سازی بر اساس الگوریتم ژنتیک(GA) به سوالاتی از قبیل سوالات مطرح شده در ذیل پاسخ داده خواهد شد.

چگونه بر اساس مشخصه های الگوریتم ژنتیک می توان رکورد مناسب سازگار با طیف طرح، جهت آموزش انجام تحلیل دینامیکی انتخاب نماییم؟
آیا پارامترهای مختلف در طراحی الگوریتم ژنتیک بر روی نتایج می تواند تاثیری داشته باشد؟

1-2 ادبیات تحقیق

در این قسمت شامل چهار بخش می باشد که هر یک به بیان و تعاریف مفهومی و عملیاتی متغیرهای به کار رفته در این پژوهش پرداخته شده است. گفتار اول مربوط به مبانی لرزه شناسی جهت یادآوری بیان شده، بخش دوم مروری کوتاه بر ضوابط آیین نامه ای مورد نیاز این پژوهش است، بخش سوم مختصری از بهینه سازی بیان شده و بخش چهارم مروری کوتاه از تعاریف ژنتیک و الگوریتم ژنتیک می باشد.

1-2-1 مبانی لرزه شناسی

حرکت زمین: هنگامیکه شتاب، سرعت و تغییر مکانهای زمین به سازه اعمال می شوند در اغلب حالات تقویت شده و تقویت شدن این جنبش ها باعث ایجاد نیروها و تغییر مکانهای زیاد در سازه می شود. عوامل زیادی بر حرکت زمین و تقویت آنها اثر می گذارند. به منظور بررسی رفتار یک سازه و طراحی ایمن و اقتصادی آن لازم است که اثر این عوامل مورد توجه قرار گیرند[5].

عوامل موثر بر حرکات زمین:

حرکات زمین و مدت دوام آنها در یک محل تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار دارد که مهمترین آنها عبارتند از:

1. بزرگای زلزله
2. فاصله محل مورد نظر از منبع آزاد شدن انرژی
3. شرایط خاک محل
4. تغییرات شرایط زمین شناسی و سرعت انتشار امواج در مسیر
5. شرایط و سازوکار منبع زمین لرزه( نوع گسل، شرایط تنش و افت تنش)
6. با توجه به رکوردهای ثبت شده از زلزله های پیشین می توان اثر این عوامل را بر حرکات زمین بررسی نمود[5].

بزرگی زلزله و اثر آن:

اندازه زلزله بستگی به انرزی آزاد شده دارد. از سوی دیگر دامنه ارتعاش حاصل از زلزله در فاصله معینی از مرکز زلزله ارتباط مستقیمی با انرژی آزاد شده دارد.

از این رو ریشتر اول بار در سال 1935 بزرگیM را چنین تعریف کرد: (1-1)

در این رابطه M بزرگی (درجه ریشتر) و A دامنه لرزه نگاشتی است که از یک دستگاه لرزه نگار وود اندرسن در فاصله 100 کیلومتری مرکز زلزله بدست آمده باشد( A بر حسب میکرن است).

در یک فاصله معین از محل آزاد شدن انرژی، زلزله هایی با بزرگای زیاد سبب می شوند که حداکثر شتاب، سرعت و تغییر مکان زمین نیز بزرگ باشند. اثر بزرگا بر مدت دوام حرکات شدید نیز توسط محققین مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده ناشی از رابطه خطی بین زمان دوام حرکات شدید و بزرگای زلزله می باشد. در یک بزرگای معین، مدت دوام حرکات شدید در سنگ حدود نصف آن برای خاک می باشد[5].

تأثیر فاصله:

اثر فاصله تا منبع آزاد شدن انرژی توسط محققین مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در اغلب مطالعات حداکثر حرکات زمین بصورت تابعی از فاصله ترسیم گردیده است. به نحویکه یک منحنی مناسب به نقاط اطلاعات برازش داده می شود و معادله این منحنی برای تعیین حداکثر حرکات زمین در فواصل مختلف مورد استفاده قرار می گیرد.

این روابط که آنها را کاهیدگی می نامند، در ابتدا مستقل از بزرگای زلزله مطرح می گردید، اما بعد ها محققان اثر این پارامتررا نیز در روابط وارد نمودند نتایج تحقیقات نشان می دهد که حداکثر شتاب زمین با افزایش فاصله تا منبع آزاد شدن انرژی بزرگای زمین لرزه بر روابط کاهیدگی موثر است. اما در نزدیکی گسل فقط زمین لرزه هایی که بزرگای کوچکی دارند در روابط کاهیدگی گوثر بوده و زمین لرزه های با بزرگای زیاد اثر چندانی بر این روابط ندارند.

تأثیر شرایط و نوع خاک محل بر امواج زلزله:

به نظر می رسد که بین محققان مختلف در مورد تاثیر بسیار زیاد شرایط خاک بر سرعت و تغییر مکان حرکت زمین، توافق کلی وجود دارد. بر طبق نظر بور و سید و ادریس امکان ایجاد سرعتهای افقی حداکثر بزرگتری روی خاک بیشتر از سنگ است، باید به این موضوع توجه کرد که در یک مطالعه آماری بر روی حرکت زمین آموزش انجام گرفت، این نکته روشن است که متوسط نسبت سرعت به شتاب برای نگاشتهای ثبت شده روی آبرفت بزرگتر از همین نسبت برای سنگ است. این موضوع نشان می دهد که شرایط خاک روی سرعت حرکت زمین تأثیر می گذارد.

امواج زلزله در هنگام عبور از لایه های مختلف خاک منعکس و منکسر می شوند و در هنگام موج به لایه نرم تر، امتدادش به محور قائم نزدیک تر می شود. از سوی دیگر هنگامی که ارتعاش ازلایه سنگی به لایه های نرم تر وارد می شود بر حسب یک قاعده معمولی دینامیکی دامنه ارتعاش افزایش می یابد و به همین جهت معمولا ضریب زلزله برای خاکهای نرم بیش از زمین سفت است.

مطالعات نظری نشان می دهد که این افزایش بتدریج در مسیر عبور موج از بستر سنگ به سطح زمین صورت می گیرد. تجربه نشان میدهد که آسیبهای سازه ای در زمینهای نرم آبرفتی می تواند شدیدتر باشد و این مطلب در زلزله های متعدد به اثبات رسیده است. البته این اثر به نوع سازه، زمان تناوب آن و فاصله آن تا مرکز زلزله نیز بستگی دارد و مثلا می توان انتظار داشت که ساخنمانهای آجری کم ارتفاع در زمینهای نرم آسیب کمتری ببینند.

تأثیر جنس زمین:

اثر نرم شدن جنس زمین به صورت کاهش ضریب تشدید شتاب در فرکانس های بالا و افزایش آن در فرکانسهای پایین بروز می کند. برای خاک های نرم نسبت به خاک های سفت، بیشینه پارامتر شتاب زمین ثابت می ماند ولی مقادیر بیشینه سرعت و جابجایی زمین افزایش می یابد. علت این پدیده آن است که خاک های نرم در زلزله تسلیم شده و لذا شتاب پایه ثابت باقی مانده، در حالی که سرعت و جابجایی افزایش پیدا میکند.

در نتیجه این تغییر در منحنی پایه ی طیف طراحی، مقادیر مقادیر طیفی در ناحیه سرعت و جابجایی ثابت در خاک های نرم نسبت به خاک های سفت افزایش می یابند در حالی که در ناحیه ی شتاب ثابت تقریبا بدون تغییر می مانند[13].

شدت زلزله و اثر آن: تعیین اندازه زلزله توسط پارامترهای مختلفی آموزش انجام می شود. شدت زلزله که به مقیاس مرکالی مشهور است در سال 1902 توسط مرکالی پیشنهاد شد. در این مقیاس شدت زلزله به صورت تابعی از احساس و دریافت انسان و موجودات زنده از زلزله و نیز تاثیر زلزله بر ساختمانها بیان می شود و نوع اصلاح شده این مقیاس شامل دوازده درجه است که توسط نیومان در 1931 ارائه گردیده و استفاده می شود.

مدت زلزله :

ممکن است اینطور تصور شود که شتاب اوج تنها عامل موثر و مهم در ارزیابی خطر زلزله است در حالی که ثابت شده شتابهای خیلی بزرگ با فرکانس بالا اثر تخریبی چندانی ندارد و از این رو ایده شتاب موثر مطرح شده است. مشاهدات وتجارب حاصل از زلزله های مخرب و مطالعه عملکرد سازه های مختلف تحت زلزله های مصنوعی میز لرزان نشان داده است که مدت زلزله از عوامل موثر در ویرانی و انهدام سازه می باشد. سازه ممکن است چند ضربه قوی اولیه را تحمل کند اما پس از چند ثانیه آنچنان ضعیف می شود که تاب ضربات ملایمتر بعدی را ندارد.

مدت زلزله تابعی از میزان انرژی آزاد شده است. هر چه فاصله تا مرکز زلزله بیشتر شود شتابهای اوج کوچکتر شده و زمان دوام کوتاهتری انتظار می رود. اما در تعریف زمان دوام با توجه به شدت شتاب نگاشت میزان مشارکت نسبی شتاب در نظر گرفته می شود. بنابراین یک حرکت شدید در یک زمان کوتاه، زمان دوام کوچکتری را نسبت به یک حرکت با شدت کمتر و در زمان طولانی تر بدست می دهد.

لرزه نگار و شتابنگار:

کار دستگاههای لرزهنگار که عموما در لرزه شناسی مورد استفاده قرار می گیرند، ثبت جابجایی زمین ناشی از ارتعاشات حاصل از زلزله می باشد. اصول کار این دستگاهها بر اساس حرکت آزاد آونگ است. اگر آونگی با زمان تناوب زیاد تحت حرکتی با زمان تناوب نسبتا کم قرار گیرد جابجایی آونگ نسبت به پایه u، با جابجایی افقی پایه آونگ برابر خواهد شد.

با وصل یک قلم رسام به نقطه B و چرخش منظم توپ کاغذ در زیر این قلم، همینکه دستگاه تحت حرکت قرار گیرد آنرا روی کاغذ ثبت کرده و پس از باز کردن توپ کاغذ از دستگاه این حرکت را که در واقع همان ارتعاش زمین در محل نصب دستگاه نسبت به زمان در دست خواهیم داشت. ساده ترین ساختمان یک لرزه نگار در شکل 1-1 نشان داده شده است[6].

شکل 1- 1- اصول کار لرزه نگار[6]

از آنجا که زمان تناوب ارتعاشات زلزله با دور شدن از مرکز زیاد می شود برای ثبت زلزله های دوردست باید از لرزه نگارهایی با تناوب بالا، مثلا 20ثانیه، استفاده کرد وعلاوه بر این می باید از درجه تقویت بالاتری استفاده نمود زیرا دامنه ارتعاشات بسیار کوچک است. اگر زمان تناوب دستگاه نسبت به تناوب زلزله خیلی کوچک باشد جابجایی آونگ با شتاب زمین متناسب خواهد بود. این چنین دستگاهی را شتابنگار و نمودار حاصله را شتابنگاشت می نامند. ساخت شتابنگار به مراتب ساده تر از لرزه نگار وده و نصب و نگهداری آن نیز آسان تر می باشد[13].

شتاب نگاشتهای ثبت شده برای خطای دستگاه تصحیح و خط پایه آنها مشخص می شود. سپس با انتگرال گیری ازآنها نمودار تغییرات تاریخچه زمانی سرعت و تغییر مکان زمین تعیین می گردند. حداکثر شتاب زمین، حداکثر سرعت و حداکثر تغییر مکان زمین در تحلیل و طراحی لرزه ای سازه ها از اهمیت خاصی برخوردارند[5].

1-2-2 تاریخچه ی زمانی زلزله

اکثر آیین نامه های ساختمانی، استفاده از تحلیل تاریخچه زمانی را برای تحلیل و ظراحی سازه های نا منظم توصیه می کنند. همچنین در صورت استفاده از جداساز لرزه ای پایه و میراگرهای الحاقی در ساختمان باید تحلیل تاریخچه زمانی صورت گیرد. معمولا آیین نامه های ساختمانی مقرر می دارند که در صورت استفاده از سه رکورد، بیشینه ی پاسخ ها و در صورت استفاده از 7 رکورد، مقدار میانگین نتایج، ملاک عمل قرار گیرد. البته توجه شود که نوعا تعداد بسیار بیشتری رکورد برای تعیین عملکرد سیستم مورد نیاز است.

می توان از سایت های متعددی در اینترنت برای دستیابی به رکورد های متناسب برای شرایط محل و مکانیزم گسلش و فاصله استفاده کرد. یکی از پایگاههای مفید در این زمینه سایت پییر است. در این سایت می توان با توجه به بزرگا و فاصله ی مورد نظر، نسبت به انتخاب رکورد مناسب با توجه به مکانیزم گسلش، مسیر و شرایط خاک ساختگاه اقدام کرد. رکوردهای مصنوعی نیز در تحلیل تاریخچه زمانی مورد استفاده قرار می گیرند. پس از انتخاب رکورد های مناسب برای ساختگاه می توان طیف پاسخ طرح برای ساختگاه را با استفاده از نرم افزارهای متعددی تعیین کرد[7]

طیف:

مفهوم طیف برای برای اولین بار در سال های 1930 توسط بایوت مطرح شد. از آنجا که طیف ها مستقیما در بارگذاری لرزه ای اثر دارند، در نتیجه از اهمیت خاصی برخوردارند. بنابراین امروزه در تمام شاخه های طراحی و مهندسی زلزله طیف جزء اساسی ترین مفاهیم می باشد.

طیف پاسخ:

طیف پاسخ عبارتست از نمودار حداکثر یک پاسخ انتخابی (نظیر تغییر مکان، سرعت و یا شتاب) در مقابل زمان تناوب طبیعی ارتعاش سیستم ( ویا کمیتهای وابسته نظیر فرکانس دوره ای ). طیف پاسخ که با چنین مفهومی، کاربرد بسیار وسیعی در مهندسی زلزله و مهندسی سازه دارد، برای اولین بار توسط بیوت در سال 1932 مطرح شد. در بسط این مفهوم هاوزنر در سال 1941 نقش بسزایی داشته است. با توجه به تعریف ارائه شده برای زیف پاسخ، طیفهای متفاوتی از جمله طیف پاسخ تغییر مکان، طیف پاسخ سرعت و طیف پاسخ شتاب می توان رسم کرد.

اما نکته قابل توجه اینکه جهت محاسبه نیروهای الاستیک بوجود آمده در سازه ناشی از یک زلزله، استفاده از طیف پاسخ تغییر مکان کفایت می کند. دو طیف دیگر که معمولا در روش طیفی مورد استفاده قرار می گیرند، طیف شبه سرعت و طیف شبه شتاب می باشند. شبه سرعت و شبه شتاب در واقع، سرعت و شتاب وابسته به تغییر مکان هستند و از لحاظ کاربردی به علت مشخصه هایی که دارند، دارای اهمیت هستند. بنابراین طیف پاسخ وسیله ای مناسب و کاربردی برای تحلیل سازه ها در مقابل نیروهای زلزله است و نشاندهنده حداکثر پاسخ سیستمهای یک درجه آزادی خطی با زمان تناوبT و میرایی ξ تحت یک شتاب نگاشت زلزله خاص می باشد.

معمولا بعد از ثبت شتاب نگاشتهای هر زلزله قوی ، طیفهای پاسخ بلافاصله رسم ومنتشر می شوند. وجود تعداد کافی از این طیفها، ایده منطقی و وسیعی از طبیعت لرزشهایی که ممکن است در آن منطقه رخ دهد بدست می دهد. با ثبت شتاب نگاشت در نقاط مختلف از یک زلزله و رسم طیف پاسخ آنها، تاثیر عواملی نظیر فاصله تا گسل مسبب زلزله، شرایط خاک و زمین شنای منطقه در پاسخ زلزله می تواند مورد مطالعه قرار گیرد و در صورتی که طیف پاسخ یک زلزله در دست باشد مقدار حداکثر تغییر شکل یا حداگثر نیروی اینرسی یک سیستم یک درجه آزادی الاستیک را می توان تعیین نمود. و در این نقاط نیاز به هیچگونه تحلیل دینامیکی برای یافتن مقادیر یاد شده نیست[5].

طیف طرح:

طیف طرح از آموزش انجام محاسبات آماری بر روی مجموعه ای از طیفهای پاسخ مربوط به داده های ثبت شده با خصوصیات مشترک، بدست می آید. انتخاب طیفهای پاسخ، به منطور تولید طیفهای طرح، از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. از آنجاییکه مقادیر حرکت زمین برای داده های ثبت شده زمین لرزه های مختلف با یکدیگر اختلاف دارند، از طیفهای پاسخ مطلق نباید استفاده شود و قبل از آموزش انجام محاسبات آماری باید این پاسخ ها به نحو مناسبی همپایه شوند که عموما از طریق مقادیر حداکثر حرکت زمین این عمل صورت می پذیرد.

منظور از آموزش انجام محاسبات آماری، محاسبه مقادیر میانگین و انحراف معیار پاسخ های طیفی در یک زمان تناوب معین می باشد. عرض طیف طرح می تواند برابر با مقدار میانگین باشد، که در آن صورت طیف پاسخ میانگین خوانده می شود و یا اینکه برابر میانگین بعلاوه یک واحد انحراف معیار باشد که چنین طیفی، طیف طرح فوق میانگین نامیده می شود[5].

برای طرح لرزه ای سازه های جدید و یا برآورد مقاومت لرزه ای سازه های موجود، نمی توان تنها به طیف پاسخ حاصل از یک یا چند رکورد اکتفا کرد، زیرا اولا رکوردهای انتخابی نمی توانند بیان گر رفتار و نحوه ی عملکرد زلزله هایی باشند که در آینده ممکن است به وقوع بپیوندند؛ ثانیا تغییرات شدید طیف پاسخ به خصوص در محدوده ی پریودهای کم در زلزله های مختلف، امکان انتخاب مقدار مشخصی برای پاسخ سازه را از طراح، سلب می کند و با تغییرات اندکی پریود، ممکن است پاسخ سازه به میزان قابل ملاحظه ای دستخوش تغییرات شود[4]. در این تحقیق طیف طرح، طیف آیین نامه 2800 ایران می باشد.

1-2-3 هموار کردن طیف پاسخ ناشی از رکوردهای مختلف

باید توجه شود که طیف پاسخ برای بررسی پاسخ سازه در یک زلزله مشخص کاربرد دارد و نباید از آن برای طراحی استفاده کرد. زیرا یک رکورد به تنهایی نمی تواند بیانگر نحوه ی عملکرد زلزله هایی باشد که در آینده واقع می شوند. یکی از روش های ساخت طیف طراحی، استفاده از مجموعه ی معینی از طیف های پاسخ ناشی از یک گروه مناسب رکوردهای زلزله است.

برای انتخاب مجموعه ی مشخصی از رکورد های زلزله، یکی از روش های زیر قابل آموزش انجام است:

• انتخاب زلزله هایی با بزرگا و فاصله مشخص از گسل که شرایط زلزله طرح را ارضا کنند.
• استفاده از رکوردهایی که طیف حاصل از آنها به یک طیف طرح خاص (طیف آیین نامه) مقیاس شده اند.
• استفاده از مجموعه رکوردهایی که با سازوکار لرزه خیزی منطقه هم خوانی داشته باشند.

طیف پاسخ هر یک از رکوردهای انتخابی در محدوده معینی از پریودها و برای مقدار میرایی خاص میانگین گیری می شود. طیف میانگین نسبت به طیف حاصل از هر رکورد بسیار هموارتر است. مقدار انحراف معیار استاندارد برای به دست آوردن طیف با احتمال فراگذشت معین کاربرد دارد.

1-2-4 طیف طرح مقیاس شده

تمام آیین نامه ها طیفی را به عنوان طیف طراحی سازه ها در برابر زلزله معرفی می کنند. بسیاری از این طیفهای طرح، از نوع طیفهای مقیاس شده می باشد[5].
سه گام برای تولید طیف طرح مقیاس شده طی می شود:

 تهیه یک طیف طرح استاندارد
 تعیین پارامتر مقیاس کننده
 تهیه طیف طرح

1-2-5 ضوابط آیین نامه ای

نیروی ارتجاعی زلزله:

نیروی ارتجاعی زلزله از ضرب شتاب پاسخ سازه در وزن آن بدست می آید. شتاب پاسخ خود حاصلضرب شتاب اوج زمین(که شتاب پایه نامیده می شود) در ضریب بازتاب است، بنابراین نیروی ارتجاعی زلزله از فرمول (1-1) محاسبه می شود.

که در آن A شتاب پایه، نسبت شتاب مبنای طرح (شتاب اوج زمینg) این نسبت بر اساس مناطق تعیین شده در نقشه پهنه بندی خطر نسبی زلزله تعیین می شود و ضریب بازتاب یا طیف طرح بون بعد برای شتاب W وزن ساختمان می باشد[6].

ضریب بازتاب ساختمان:

این ضریب بیانگر نحوه پاسخ ساختمان به حرکت زمین می باشد. ضریب یا طیف بازتاب تابعی از تناوب سازه و نوع زمین است[4]. برای بدست آوردن آن می توان از روابط موجود در آیین نامه 2800 استفاده کرد.
طبقه بندی نوع زمین: طبق آیین نامه 2800 ایران نوع زمین در ایران به 4 دسته تقسیم شده است. مواد متشکل ساختگاه و سرعت موج برشی در این تقسیم بندی تأثیر گذار هستند. (29)

1-3 بهینه سازی

بهینه سازی فرآیندی است که در آن، با تنظیم ورودی های یک مسئله یا مشخصات یک قطعه، خروجی یا نتایج بهینه (بیشینه یا کمینه) ایجاد خواهد شد. وقتی از بهینه سازی صحبت به میان می آید؛ گواهی بر این است که مسئله راه حل های متفاوتی دارد که ارزش یکسان ندارند. فرآیند بهینه سازی انتخاب بهترین راه حل را امکان پذیر می کند. در بسیاری از مسایل، به ویژه مسایل سخت، انتخاب بهترین جواب از طریق جستجوی همه جانبه (آزمودن تمام راه حل های ممکن)، اگر کاری غیر ممکن نباشد، بسیار دشوار وغیر عملی است.

یک عامل مهم در بهینه سازی، زمان رسیدن به پاسخ است که جستجوی همه جانبه زمان بر و از این جنبه پر هزینه است. در این تحقیق منظور از واژه بهینه سازی، یافتن بهترین جواب برای حل یک مسئله از بین جواب های ممکن در یک زمان قابل قبول است[15].

بهینه سازی اجرا مکانیکی به عنوان یکی از مهم ترین ارکان طراحی در مهندسی تبدیل شده است در واقع یک طرح خوب منجر به ذخیره بیشتر سرمایه و افزایش کیفیت جزء مکانیکی در طول عمرش می شود. از طرف دیگر طراحی بهین باعث افزایش سرمایه گذاری در بخش طراحی و تحلیل می شود. با توجه به این توضیحات و در نظر گرفتن این نکته که هزینه در اختیار گرفتن زمان کامپیوترها ارزان است، سیستم خوب سیستمی خواهد بود که بتواند بخشی از فعالیت های نیروی کاری کارکنان را به کامپیوتر ها منتقل کند[6].

1-3-1 انواع روش های بهینه سازی

روش های بهینه سازی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: الف) بهینه سازی مبتنی بر مشتق ب) بهینه سازی بی نیاز از مشتق.
در روش های دسته الف جهت جستجو با توجه به اطلاعاتی که از مشتق تابع هدف به دست می آید، مشخص شده و جواب بهینه حاصل می شود. در روش های دسته ب، برای جستجوی بهینه در یک مسئله نیازی به مشتق تابع هدف نیست. در عوض، این روش ها به دفعات به ارزیابی تابع هدف به ازای نقاطی از دامنه جستجوی مسئله می پردازند و با استفاده از این اطلاعات و درنظر گرفتن قواعدی ابتکاری و شهودی، جهت جستجو را تعیین میکنند.

در الگوریتم های دسته ب که تاکنون ارائه شده اند از مفاهیم طبیعی همچون قانون ترمودینامیک، تکامل در موجودات زنده، پیدا کردن کوتاه ترین مسیر بین غذا ولانه به وسیله مورچه ها، پیدا کردن غذا توسط پرندگان و ماهی ها، قوانین گرایش و نظایر آن استفاده شده است. این روش ها به روش های جستجوی ابتکاری (شهودی) و فراابتکاری مشهورند[15].

1-3-2 جستجوی ابتکاری

روش های ابتکاری، راه حل های خوب (نزدیک بهینه) را در یک زمان قابل قبول پیدا می کننددر حالی که تضمینی برای یافتن جواب بهینه نمی دهند. از آن جا که این روش ها، فضای جستجو را به صورت همه جانبه جستجو نمی کنند، جزء روش های جستجوی تقریبی به شمار می آیند. با این حال، نتایج آزمایش ها در حل بسیاری از مسائل بهینه سازی نشان می دهد، چنان چه ضرایب الگوریتم برای حل یک مسئله خاص به درستی تنظیم شود، اغلب رسیدن به جواب بهینه در زمان قابل قبولی میسر است.

از جمله روش های جستجوی ابتکاری می توان به الگوریتم های تکاملی (شامل الگوریتم وراثتی ، برنامه ریزی وراثتی ، راهبرد تکاملی و برنامه ریزی تکاملی)، الگوریتم ذوب شبیه سازی شده ، الگوریتم جمعیت مورچگان ، الگوریتم گروه ذرات ، الگوریتم جستجوی تابو ، الگوریتم جستجوی پراکنده ، الگوریتم سیستم ایمنی و الگوریتم جستجوی گرانشی اشاره کرد. همه این روش ها از مشتق بی نیاز هستند و از یک روش ابتکاری برای پیدا کردن جواب بهینه استفاده می کنند[15].

تابع هدف :

” به منظور بدست آوردن بهترین جواب برای یک مسئله از بین جواب های ممکن ابتدا باید مسئله را به صورت یک تابع ریاضی بیان نمود که به این تابع ریاضی طرح یا تابع هدف می گویند، به بیان دیگر تابع هدف، تابعی است که قصد بیشینه یا کمینه کردن آن را داریم، همچنین تابع هدف عاملی است که توسط آن می توان بین دو طرح تمیز قایل، شد نکته قابل توجه در مسائل بهینه سازی این است که شکل و اسلوب مشخصی برای بیان تابع هدف وجود ندارد و در این قسمت دانش علمی و تجربی مهندسی به عنوان طراح برای بیان یک طرح مناسب امری بسیار ضروری است، همچنین باید تا حدامکان در بیان یک طرح(تابع هدف) از متغییرهای مستقل استفاده نمود.”

طراحی یک فرآیند چرخه ایست که در آن تجربه، فهم و هنرمندی طراح از ملزومات طراحی سیستم ها در بیشتر زمینه های مهندسی است، باید توجه کرد که تحلیل مهندسی با فرآیند طراحی متفاوت است. فرآیند تحلیل در باره عمل کرد سیستم طراحی شده بحث می کند، حال آنکه طراحی یعنی محاسبه شکل و اندازه سیستم برای کارکردن. نکته قابل توجه این است که یک فرآیند طراحی کارآمد باید به خلاقیت های طراح اجازه دهد که همراه فنون بهینه سازی پیش برود[6].”

تعریف تابع جریمه: “از روش های بهینه سازی نامقید می توان برای حل مسائل مقید استفاده کرد، پنداره اصلی عبارت است از ساختن تابعی با ترکیبی از توابع هزینه وقیود که آن تابع دارای پارامتری است که تابع ترکیبی را برای نقض قیود جریمه می کند هر چه نقض بزرگتر باشد، مقدار جریمه نیز بزرگتر خواهد بود.” از تابع جریمه بیشتر در مسائل بهینه سازی با روش های جستجو استفاده می شود[6].

1-4 وراثت

ژنتیک:

فرهنگ فارسی معین ژنتیک را علم وراثت تعریف کرده است. این علم به بررسی چگونگی انتقال صفات از والد به مولود موضوع علم ژنتیک است. فرهنگ فشرده سخن ژنتیک را دانش بررسی چگونگی انتقال صفات ارثی از نسلی به نسل دیگر می داند. فرهنگ عمید ژنتیک را بخشی از دانش زیست شناسی می داند که درباره چگونگی صفات موروثی و عوامل ارثی بحث می کند. فرهنگ فارسی امروز آن را دانشی که پدیده وراثت، عامل ها ی ارثی و اثر آن ها را بررسی می کند.

دانشنامه ویکی پدیا آن را معادل دانش ژن شناسی می داند که به وراثت و تفاوتهای جانداران می‌پردازد و چگونگی این جابجایی‌ها که باعث نشانگان‌ها، دگرگونی‌ها و همانندی‌ها در اندامگان‌ها شده، را مطالعه می کند[9].

علم ژنتیک:

علم وراثت با تلاش های موفقیت آمیز مندل پایه گذاری شد. نتایج تحقیقات این دانشمند نشان داد که خصوصیات و صفات والدین به فرزندان منتقل می شود. تئوری وراثت هم اکنون دستاوردهای غیر قابل انکاری داشته و امید های زیادی ایجاد کرده است که به کارگیری این علم بتواند بسیاری از بیماری های بدون درمان را بهبود بخشد[15].

1-4-1 مروری بر تاریخچه علم ژنتیک

برای اولین بار دانشمندی فرانسوی به نام کنت دو بوفون (1688-1707) متوجه انواع مشکوک و بی نظمی در امر تولید و موجودات غیر عادی شد در واقع وی اولین کسی بود که قوانین بقاء جهش و اثرات انتخاب طبیعی و مصنوعی را کشف کرد. که بعد ها این موجودات غیر عادی را دو رگه نامید. شخصی به نام اراسموس دارون (1821 1791) در تحقیقات خود به این نتیجه رسید که “تغییرات در جانوران مربوط به خود آنهاست وی منشاء همه این تغییرات را در تکامل موجود رشته ای شکلی میدانست”، در علم ژنتیک امروزی این موجودات رشته ای شکل را کروموزم نامیده اند[6].

دانش ژنتیک امروزی اساس زیست شناسی است که توسط «گرگور مندل» (1822-1884)بنیان گذاری شده است وی فرزند دهقانی از روستای سیلزی اتریش بود او دانش نامه خود را در رشته فیزیک از دانشگاه وین اخذ نمود و در صومعه ای مشغول به کارتدریس شد،مندل خود نیز به اهمیت اکتشافات خود پی نبرده بود تا آنکه در سال 1900هوگو دوویس حقیقت آن را برای مردم فاش نمود.

مندل آزمایشات خود را بر روی گیاه نخود آموزش انجام داد و پس از یافتن چند رنگ در نخود دانش ژنتیک امروزی را که اساس آن زیست شناسی است بنیان گذاشت، او پس از کشف نخود دو رگه به این نتیجه رسید که هر خاصیت وصفی در سلول های نطفه یک مبدا مادری دارند، این مبدا صفات وضع ثابت و مشخصی وجود دارد، حتی در تولید نسل نیز بدون آنکه تحلیل رود و یا صفات خود را از دست دهد همچنان حفظ خواهد شد و به نسل جدید منتقل می شود و علت اینکه یک ویژگی خاصیت خود را از دست می دهد آن است که بعضی از صفات نسبت به بعضی دیگر غالب اند، همچنین مندل از آزمایشات خود اختصاصات ارثی«وراثت ذره ای» را نتیجه گرفت.

مندل معتقد بود که صفات گوناگون جانوران تحت اثر قوانین ریاضی در طی نسل های متمادی طبقه بندی و تنظیم می شوند، واژه ژن برای اولین بار توسط یوهانس پیشنهاد شد و ژن ها به عنوان عامل اصلی تفرق و نیز یک واحد کارا که در ایجاد فنوتیپ مشخص نقش اساسی ایفا می کنند شناخته شده اند که به طور مستقل از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند.

در سال 1903 دانشمندی با نام جانسن به نتایجی دست یافت که با نظریات مندل مطابقت داشت نتایج وی را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

جاندارانی که دارای یک ژنوتیپ می باشند می توانند از فنوتیپ متفاوتی برخوردار باشند.
انتخاب یک صفت فنوتیپی که ریشه ژنوتیپی نداشته باشد تغییر ارثی تولید نمی کند.
انتخاب صفات ارثی می تواند تا حدودی سبب تغییرات ظاهری شود ولی اثر آن کم خواهد بود مگر آنکه این تغییرات ناشی از جهش باشند.

فنوتیپ :

به ویژگی های ظاهری یک جاندار فنوتیپ گفته می شود.

ژنوتیپ :

به محتوای ژنتیکی یک جاندار،ژنوتیپ آن جاندار گفته می شود.

به بیان ساده تر فنوتیپ حاصل همکاری و هماهنگی مابین کلیه ژن هاست و ژنوتیپ یک تیم فیزیولوژیکی است که در آن ژن می تواند ساختار شیمیایی خود را در مسیر تکامل تغییر دهد. به فرآیند جمع شدن و با هم عمل کردن ژن ها کوآداپتیشن می گویند و نتیجه این عمل باعث ایجاد یک تعادل داخلی در موجود زنده است[6]. علم وراثت با تلاش های موفقیت آمیز مندل پایه گذاری شد. نتایج تحقیقات این دانشمند نشان داد که خصوصیات و صفات والدین به فرزندان منتقل می شود. الگوریتم وراثتی، برداشتی از علم وراثت در سطح سلولی است[15].

1-4-2 الگوریتم ژنتیک

الگوریتم ژنتیک نوع خاصی از الگوریتم های تکاملی و هوش مصنوعی است که از تکنیک های زیست‌شناسی مانند وراثت و جهش برای یافتن جواب استفاده می‌کند. الگوريتم ژنتيك ابزاری است که توسط آن ماشين می تواند مكانيزم انتخاب طبيعی را شبيه سازی نمايد. اين عمل با جستجو درفضای مسئله جهت يافتن جواب برتر و نه الزاما بهينه صورت می پذيرد. مهدوی در کتاب الگوریتم ژنتیک و کاربرد های آن، الگوریتم ژنتیک را یک روش جستجو، منطبق بر ساختار ژن ها و کروموزوم ها است، تعریف می کند[9].

الگوریتم ژنتیک یک برنامه شبیه سازی کامپیوتری از فرآیند تکامل طبیعی به منظور جستجوی راه حل و مسائل بهینه سازی است. گمان نزدیکی از سیستم های تعدیل پذیر در ماشین های بازگشتی به مرحله نابهنگام از نرم افزارها و سخت افزارهای کامپیوتر ها توسعه داده شده است. زمان زیادی صرف شده، گرچه، این موضوع به اندازه کافی برای استفاده، به عنوان یک ابزار قابل استفاده کامل شده است.

دسترس پذیری به کامپیوتر های با سرعت بالا این راه را برای برنامه های الگوریتم های ژنتیک در مهندسی هموار کرده است. کتاب الگوریتم ژنتیک و بهینه سازی سازه های مرکب الگوریتم ژنتیک را یک روش جستجو می نامد که بر پایه مشاهدات خصوصیات فرزندان نسل های متوالی، و انتخاب فرزندان بر اساس اصل بقای بهترین پایه ریزی شده است[2].

1-4-3 تاریخچه الگوریتم ژنتیک

در نیمه دوم قرن بیستم، روش ها و رویکردهای تازه ای برای حل مسائل گوناگون مطرح شد که موضوع تحقیقاتی بسیاری از دانشمندان قرار گرفت و تحولی شگرف در زمینه های مختلف مهندسی و علوم ایجاد کرد. مدل کردن سلول عصبی(نرون ) و استفاده از این مدل به عنوان محاسبه گر در دهه ی 40 و 50 میلادی پیشنهاد شد. این جریان علمی پس از توقف موقت در دهه 70 میلادی، در دهه 80 به شکوفایی رسید و توانایی خود را در بسیاری از زمینه ها مانند تقریب تابع، پیش بینی، بازشناسی الگو و بهینه سازی به اثبات رساند. در دهه 60 میلادی، رویکردهای تکاملی با تلاش های هلند و فوگل در طراحی بهینه سازهای الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی تکاملی به ثمر نشست[6].

پایه و اساس الگوریتم ژنتیک بر اساس نظریه داروین در مورد تکامل و قوانین وراثت مندل شکل گرفت. این الگوریتم بر مبنای نظریه محاسبات تکاملی است. ایده اصلی الگوریتم های تکاملی در سال 1960 توسط ریچینبرگ مطرح گردید الگوریتم ژنتیک که یکی از زیر مجموعه های الگوریتم تکاملی است برای اولین بار توسط پرفسور هالند مطرح گردید و سپس توسط جان کوزا( ١٩٩٢) عموميت يافت. این روش در حقیقت یک روش جستجو منطبق بر ساختار ژن ها و کروموزوم ها است.

هالند اولین بار از رشته های بیتی برای بیان اطلاعات کروموزوم ها استفاده کرد و هنوز بسیاری از محققان این شیوه را بهترین می دانند. هر ژن توسط یک رشته بیتی بیان می شود، بنابراین باید قبل از اعمال به مسئله به صورت مناسبی بازنمایی شود. به عبارت دیگر، باید در نظر داشت که الگوریتم ژنتیک روی رمز متغیرها اعمال می شود[15]. با توجه به این توضیحات گلومی الگوی جدیدی از بهینه سازی را بر پایه الگوریتم ژنتیک و تلفیق آن با یک نرم افزار اجزا محدود ارائه کرده است.

الگوریتم های ژنتیک یکی از الگوریتم های جستجوی تصادفی است که ایده آن برگرفته از طبیعت می باشد. الگوریتم های ژنتیک برای روش های کلاسیک بهینه سازی در حل مسائل خطی، محدب و برخی مشکلات مشابه بسیار موفق بوده اند ولی الگوریتم های ژنتیک برای حل مسایل گسسته و غیر خطی بسیار کاراتر می باشند. در حل مسئله با الگوریتم ژنتیک، هر یک از متغیر های به صورت یک ژن در وراثت طبیعی در نظر گرفته می شوند.

از کنار هم قرار گرفتن تمام متغیرهای یک مسئله(ژن ها)، یک کروموزوم ساخته می شود. الگوریتم ژنتیک در قالب عام به دو صورت دودویی وحقیقی (پیوسته) قابل پیاده سازی است. الگوریتم ژنتیک دودویی سابقه ای طولانی تر از نوع حقیقی آن دارد[15].

1-4-4 خصوصیات الگوریتم ژنتیک

بعضی از خصوصیات مهم این الگوریتم عبارتند از:

 یک جستجو گر موازی است و جستجو را با مجموعه ای از جواب ها شروع می کند.

 بر خلاف بسیاری از الگوریتم ها به جای عمل بر روی متغیرها روی رمز آنها عمل می کند.

 بر پایه احتمالات عمل می کند و برای تولید نسل از قوانین اتفاقی به جای قوانین معین استفاده می کند.

 قادر است پاسخ بهینه را هم برای مسائل با توابع گسسته و هم مسائل با توابع پیوسته بیابد.
به اطلاعات مشتق تابع هدف نیاز ی ندارد.

 قادر است پاسخ بهینه را برای مسائل با تعداد متغیر های زیاد پیدا کند.

 قابلیت پیاده سازی آن با سخت افزار های موازی وجود دارد.

 قادر به بهینه سازی توابع بسیار پیچیده است و معمولا در بهینه محلی گرفتار نمی شود.

 به ارائه یک جواب اکتفا نکرده و مجموعه ای از جواب های خوب را ارائه می کند[8].

1-4-5 ساختار کلی الگوريتم‏هاي ژنتيكي

اولین گام در استفاده از الگوریتم ژنتیک، تبدیل فضای مسئله به فضایی است که بتوان مسئله را در آن فضا حل کرد. شبه کد مربوط به یک الگوریتم ژنتیک در شکل 1-2 آورده شده است.

شکل 1- 2- شبه کد یک الگوریتم ژنتیک متداول

1-4-6 پارامتر های الگوریتم ژنتیک

شش پارامتر اصلی که در الگوریتم ژنتیک حضور دارند عبارتند از:

– نرخ تولید مثل

– نرخ جهش

– اندازه جمعیت

– انتخاب

– رمز گذاری و آدرس دهی کروموزوم ها

– شیوه تولید مثل و جهش[7]

1-5 روند کلي بهينه سازي و حل مسائل در الگوريتم ژنتيک

شروع:

توليد تصادفي يک جمعيت که شامل تعداد زيادي کروموزم(روشهاي حل مسئله است) مي باشد.

ارزيابي صحت و درستي:

ارزيابي صحت براي تابع f(x) به ازائ هر کروموزوم x درجمعيت

ايجاد يک جمعيت جديد:

توليد يک جمعيت جديد با آموزش انجام تمامي زير گروههاي زير تا آنکه يک جمعيت جديد ايجاد گردد.

جايگزيني:

جايگزيني جمعيت جديد به جاي جمعيت قبلي و مورد استفاده قرار دادن جمعيت جديد در مراحل بعدي الگوريتم.

امتحان:

اگر شرایط مطلوب در حل مسئله برقرار شد اعلام ميکنيم که به بهترين جواب رسيده ايم و از الگوريتم خارج مي شويم در غير اين صورت به مرحله 2 ميرويم و دوباره همين روند را تکرار مي کنيم.

قدرت الگوریتم ژنتیک در توانایی وفق دادن خودش به صورت ذاتی می باشد. در سیستم های طبیعی، گونه های سازگار با محیط از میان تعامل پی در پی و نسل های در ارتباط با محیط هستند. بعد از چندین نسل متوالی، فقط گونه هایی که می توانند به خوبی با محیط وفق پیدا کنند باقی می مانند و بقیه ناپدید می شوند. در اصطلاح ریاضی، افراد همانند متغیر های مسئله هستند و محیط چگونگی مسئله است.

نسل آخر از رشته های متغیر ها که می توانند با مسئله سازگار باشند راه حل های مسئله هستند. الگوریتم های ژنتیک ابزارهای ضروری برای تقلید این فرآیند طبیعی را فراهم می کنند[30].

1-6 پیشینه تحقیق

در این بخش به ادبیات فنی موضوع پرداخته شده است و مروری بر تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با موضوع این پژوهش شده است.

1-6-1 مقدمه

تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی در تحلیل های لرزه ای و طراحی سازه ها متداول ترند. آیین نامه های طراحی سازه های جداساز لرزه ای، برای مثال، حدود یک دهه است که شامل مقررات تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی می باشند. آیین نامه های جدید ارزیابی لرزه ای مانند FEMA-356(ASCE2000) شامل شرح وجزئیات مقررات تحلیل های غیرخطی برای همه نوع سازه ها می باشند[30].

به طور معمول برای اهداف طراحی خطر لرزه ای در یک محل به وسیله طیف طرح ارائه شده، تقریبا همه آیین نامه ها و دستورالعمل های طراحی لرزه ای نیازمند مقیاس نمودن رکوردهای زمین لرزه های انتخاب شده اند بنابراین آنها در یک سیکل محدوده مشخص شده توسط کاربر رکوردهای مقیاس شده را کنترل می کنند تا مشخص شود که با طیف طرح تطبیق داده می شوند یا از آن تجاوز می کنند.

چندین روش برای مقیاس نمودن تاریخچه زمانی شتابنگاشت ها ارائه شده است. آنها شامل روش های حوزه بسامد که محتوی فرکانس رکوردهای زمین لرزه ها، برای تطبیق دادن دستکاری می شوند و روش های حوزه زمانی که دستکاری در آنها فقط به دامنه رکوردهای زمین لرزه ها محدود می شود[30].

بدون در نظر گرفتن روش( حوزه بسامد یا حوزه زمانی)، عموما همه نظریه های موجود، در فرآیند انتخاب حرکات زمین زلزله و مقیاس نمودن برای تطبیق دادن با طیف طرح مجزا و مشخص است. به عبارت دیگر، اول یک یا چند رکورد انتخاب می شود، سپس مکانیزم های مقیاس کردن مناسب برای تطبیق دادن طیف ها اعمال می شود. در این راستا محققان و دانشمندان بسیاری کارهای مفیدی آموزش انجام داده اند[30].

بعضی از آیین نامه ها لازم می دانند دو مولفه افقی هر زلزله به روش میانگین جذر مجموع مربعات با 5% میرایی از رکوردهای مجموعه داده هایی یک جامعه نگاشت برای سیکل هایی بین باشد استفاده شود. برای ساختمان های معمولی، معمولا مقادیری مانند .2T و 1.5T تعیین می شود که T پریود اصلی سازه است. برای سازه های جداساز لرزه ای، بعضی آیین نامه ها یک محدوده باریک برای پریود اصلی در نظر گرفته اند، T عموما، در نیروگاههای انرژی هسته ای و دیگر ساختمان های بحرانی نظامی از یک محدوده گسترده تری برای تطبیق دادن استفاده می شود[30].

جستجو برای رکوردهای مناسب و مطابق دادن آن با مقیاس کردن کاملا درهم آمیخته هستند الگوریتم ژنتیک خودش را برای جستجوی مطمئن، و کاربردی بودن در روش های بهینه سازی که با تابع هدف های پیچیده با تعداد زیاد متغیرها درگیر می شوند ثابت کرده است. در مهندسی سازه و زلزله، در طی دهه گذشته، الگوریتم های ژنتیک در طراحی بهینه سازه های غیرخطی(پزشک و همکاران 1999و2000) کنترل سازه(علیمرادی2001)، و اجرای اساس طراحی(فولی و شینلر2001، فولی و همکاران2003) استفاده شده است. بنابراین، از الگوریتم ژنتیک برای مقیاس کردن رکوردهای حرکات زمین زلزله ها برای طراحی استفاده شده است[30].

نعیم و همکاران[30] در مقاله خود یک روش مقیاس کردن بر اساس الگوریتم ژنتیک ارائه داده اند. برای این منظور تخمین نزدیکی از طیف طرح در بالای یک محدوده از پریودها که توسط کاربر استفاده شده است، بدست آمده است.

1-6-2 تحقیقات صورت گرفته در ارتباط با موضوع

در سال 1999 نعیم و کلی[29] در زمینه سازه های جدا ساز لرزه ای تحلیل های دینامیکی را بررسی کردند. کاربلو و کرنل[20] در زمینه تحلیل خطر لرزه ای سازه ها بر اساس روش حوزه بسامد تحقیقاتی آموزش انجام دادند. در سالهای 2000 تا 2004 دانشمندان زیادی از جمله بومر و همکاران[18]، فهجان[21]، نعیم و همکاران[30]، تحلیل های دینامیکی سازه ها را بر اساس روش حوزه زمانی بررسی نمودند.

از جمله می توان نعیم را نام برد که به کمک همکاران در سال 2004 روشی را برای انتخاب و مقیاس نمودن رکوردهای زلزله ارائه نمودند، به طوری که طیف پاسخ مقیاس شده ی بدست آمده حداقل خطا را با طیف هدف داشته باشد. آنها یک مجموعه داده بزرگی را انتخاب نموده و از میان آنها تعداد 7 رکورد را انتخاب کردند و یک محدوده نیز برای مقیاس کردن طیف ها معرفی نمودند و از الگوریتم ژنتیک برای این موضوع استفاده کردند. این مقاله نظریه جدیدی برای انتخاب رکوردهایی، از یک مجموعه شامل حرکت های زمین از زلزله های واقعی است، و تطبیق دادن این ترکیب با طیف طرح یک محل خاص با کمترین تغییرات ارائه داده است.

طبق گفته های ایشان ضرایب مقیاس کردن برای اعمال روی رکوردهای انتخاب شده مقادیر اسکالر هستند که در یک محدوده توسط کاربر مشخص می شوند. بنابراین، فاز و شکل طیف پاسخ زلزله با هم تداخل پیدا نمی کند. همچنین در این مقاله[30] برخلاف روش های رایج مقیاس نمودن، تعدادی از رکوردهای زلزله از پیش تعیین شده (معمولا بین یک مولفه تا هفت جفت) اول انتخاب و مقیاس می شوند و بعد با طیف طرح تطبیق داده می شوند، به گفته ی آن ها “این روش قادر است از یک مجموعه شامل هزاران رکورد زلزله جستجو کرده و یک زیر مجموعه مطلوب از رکوردهایی که با طیف طرح هدف تطبیق داده می شوند را معرفی کند”.

این کار توسط الگوریتم ژنتیک آموزش انجام می شود. که در آن هفت تا رکورد با هفت تا ضریب مقیاس گذاری مطابق با آن به عنوان یک فرد عمل می کند. اولین نسل از افراد ممکن است شامل یک جمعیت، برای مثال، 200 رکورد باشد. سپس از میان فرآیندی که در آن از آمیزش، انتخاب طبیعی، و جهش، تقلید می شود و نسل جدیدی از افراد ساخته می شود، فرآیند ادامه پیدا می کند تا بهترین فرد(هفت جفت از ضرایب مقیاس گذاری) بدست آید. آن ها ادعا نموده اند که این روش سریع و قابل اعتماد است و نتایج آن رکوردهایی را حاصل می کند که با طیف طرح هدف با کمترین دستکاری تطبیق داده می شوند و میانگین مربعات کمترین خطا را با طیف هدف دارد.

آن ها به این نتیجه رسیدند که استفاده از GA باعث بالا رفتن سرعت، قابل اعتماد بودن نتایج می شود و همچنین میانگین نتایج رکوردها حداقل اختلاف را با طیف میانگین ایجاد می نماید. همین طوردر سال 2005 ینجی[37] مقایسه ای در مورد روشهای بهینه سازی برای مسائلی با قید های غیر خطی آموزش انجام داد. در سال 2005 لی وجیم[28] الگوریتم های فرا ابتکاری قطعی را برای مسائل بهینه سازی سازه های قابی شکل مطرح کردند.

واتسن، آبراهامسون[35] در سال 2005 مقاله ای تحت عنوان “انتخاب رکورد حرکت زمین و محدوده مقیاس گذاری” منتشر نمودند که در آن فرآیند انتخاب سری های زمانی (رکوردها) برای استفاده در تحلیل های غیرخطی در نظر گرفته شده است، در این تحقیق نتایج پاسخ میانگین سیستم های غیرخطی پیشنهاد شده است که تنها براساس بزرگا، فاصله، و شکل طیف نیست. یک مدل ساده از سیستم های بازده ای به عنوان نماینده برای رفتارهای غیرخطی از یک سیستم بسیار پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال، جابجایی های نیومارک به عنوان نماینده مدل های بسیار پیچیده با شیب ثابت، استفاده می شود.

رکوردهای مقیاس شده، راه حل ساده ای برای عملکرد پاسخ سیستم غیرخطی که نزدیک پاسخ مورد انتظار برای رخداد طراحی باشد را پیدا کرده و ارزیابی می کنند. این رکوردهای مقیاس شده، با پاسخ های نزدیک مقادیر مورد انتظار، انتخاب می شوند. رکوردهای بهینه برای تعریف پاسخ میانگین ولو اینکه ضرایب مقیاس کردن بزرگتر از حد انتظار ما باشد به کار می رود.

کت سانوس و همکاران[27] در سال 2009 میلادی مقاله ای با عنوان “انتخاب رکورد های زلزله حرکات زمین:

بررسی ایده ای جدید از یک دیدگاه مهندسی سازه” منتشر نمودند که در این مقاله روش انتخاب پیشنهادی براساس روش های مقرر برای ترکیب رکوردهای زمین لرزه های قوی در چارچوب طراحی لرزه ای سازه را بررسی میکند. با توجه به این واقعیت است که رکوردهای معین برای یک محل از یک فرآیند تصادفی تشکیل شده اند که عملا برای دوباره فراهم کردن غیر ممکن است، در سالهای اخیر در پردازش رکوردهای واقعی تلاش قابل توجهی صرف شده است بنابراین برای تبدیل شدن به نماینده ی رکوردهای ورودی موجود همچنین ساخت و ساز در مناطق لرزه خیز در آینده برنامه ریزی شده است.

بعلاوه، تلاش قابل توجهی صرف شده تا اطمینان حاصل شود که پراکندگی در پاسخ سازه به دلیل استفاده از رکوردهای مختلف زلزله به حداقل رسیده است. در این راستا، هدف این مقاله نشان دادن روش های اخیر برای انتخاب یک مجموعه مناسب از رکوردهایی است که می تواند در تحلیل های دینامیکی سیستم های سازه ای در زمینه طراحی مبتنی بر عملکرد توسعه داده شود.

یک ارزیابی نسبی از گزینه های مختلف در دسترس نشان می دهد که چارچوب آیین نامه های لرزه ای رایج نسبت به آنچه در واقعیت مشاهده شده است ساده تر است، درنتیجه هر دو عدم قطعیت و چالش های مشخص شده بستگی به انتخاب رکوردها دارد. در سال 2010 ایرولینو و همکاران[25] “انتخاب رکورد به کمک کامپیوتر برای تحلیل سازه توسط آیین نامه های لرزه ای برای مناطقی با خطر لرزه ای” را مطرح نمود.

حیدر خان و دوستان[24]، در سال 2011 در مقاله ی خود از الگوریتم هارمونی سرچ برای انتخاب زمین لرزه ی مناسب با آیین نامه یوروکد8 استفاده نمودند. آنها در مجموع 352 رکورد را از سایت پییر، از دو نوع خاک C و D انتخاب کردند و پس از پیاده نمودن الگوریتم بر روی داده ها یک مجموعه مناسب مطابق با طیف طرح بدست آوردند. در این مقاله، راه حل یک روش پیشنهادی برای بدست آوردن مجموعه ورودی های زمین لرزه سازگار با طیف طرح براساس الگوریتم فرا ابتکاری هارمونی سرچ بدست آمده است.

فایده ی این روش پیشنهادی توسط عملکرد داده های حرکت زمین مطابق با طیف طرح آیین نامه یورو کد 8 برای انواع خاک مختلف از داده های وسیع رکوردهای حرکت زمین نشان داده شده است. در مقاله آن ها مجموعه ای شامل 352 رکورد از سایت پییر براساس ریشتر، فاصله و شرایط محل از حوزه زمین لرزه های اصلی انتخاب شده است. سپس، الگوریتم پیشنهاد شده ی هارمونی سرچ بر روی این 352 رکورد از قبل انتخاب شده، اعمال شده و یک مجموعه ای سازگار با طیف طرح بدست آمده است.

نتایج نشان می دهند که روش پیشنهادی روشی قابل حل است و راه موثری در توسعه مجموعه رکوردهای حرکت زمین ورودی سازگار با طیف طرح آیین نامه است. نتایج کار ایشان این بود که هارمونی سرچ راه موثری برای پیدا کردن رکوردهای زلزله مطابق با طیف طرح می باشد. نتیجه اصلی این است که همه ی زلزله های انتخاب شده قید ها را ارضا می کنند، و یک مجموعه برای انتخاب طیف پاسخ، مطابق با آیین نامه یوروکد8 ، به کمک پارامترهای هارمونی سرچ می تواند بدست آید.[24]

پزشک و همکاران[32] در سال 2000 در مقاله ای سازه های قاب فولادی، هندسی و دوبعدی را توسط GA بهینه سازی نمودند. آنها از عملگر های انتخاب و ادغام این الگوریتم برای طراحی قاب ها بر اساس مشخصات آیین نامهLRFD-AISC استفاده نموده و اثر P-∆ را با تحلیل های خطی و غیر خطی توسط GA مقایسه کردند. آن ها یک روش طراحی برای سازه های قاب دو بعدی توسط الگوریتم ژنتیک ارائه نمودندو از میان چندین مثال متوجه شدند که انتخاب گروه و عملگر ادغام برای مسائل مورد نیازشان به خوبی کار میکند. آنها همچنین پیشنهادی برای انتخاب و اجرای تابع جریمه ارائه نمودند و به این نتیجه رسیدند که طراحی بهینه روی اثر P-∆ بی تاثیر نیست.

لیو و همکاران[36] در سال 2007 به کمک همکاران برای حل مشکل بهینه سازی تکاملی(ESO) سازه در به دام افتادن در نقاط بهینه محلی، توسط الگوریتم ژنتیک توانستند ESO را بهبود بخشد و این مشکل را حل کنند. آن ها با ترکیب این دو الگوریتم (GA و ESO ) یک الگوریتم جدیدی به نام GESO را مطرح نمودند، از نظر آن ها این الگوریتم خواص خوب الگوریتم ژنتیک را در به دست آوردن بهینه کلی می گیرد و همچنین برای جلوگیری از فراموش شدن طرح اولیه سازه در تکامل از ESO استفاده می کند.

روند کار آن ها به این صورت بود که، هر المان سازه را در تحلیل اجزای محدود به عنوان یک فرد و مقدار برازش هر فرد بر اساس بزرگی و حساسیت المان در نظر گرفتند. همه المان ها در اولین حوزه ترکیب یک جمعیت کلی الگوریتم ژنتیک را تشکیل می دهند. پس از چند نسل المان هایی که در جمعیت باقی مانده اند به نتایج بهینه ای که به سمت بهینه کلی سوق پیدا می کند، همگرا می شود.

آن ها توسط مثال هایی نشان دادند که روش GESO ظرفیت قوی ای در پیدا کردن نتایج بهینه کلی دارد و نیاز کمتری به محاسبه نسبت به ESO و دیگر روش ها دارد. در هرران ممکن است نتایج متفاوتی بدست آید، اما این نتایج شانسی و یا تکراری نیستند. احتمال تلفیق و احتمال جهش دو پارامتر مهم در GESO هستند.

ژی یانگ جی و همکاران[38] در سال 2011 بحثی در مورد قطعه بندی خطی مسائل غیر خطی مطرح نمودند. آن ها با الگوریتم ژنتیک مسائل غیر خطی پیچیده را به تابع هدفهای خطی تقسیم کردند و یک تقریب برای حل مسادل ارائه نمودند. مزایای استفاده از الگوریتم ژ نتیک در تحقیق آن ها، تعادل بین دقت تقریب و سادگی و بهتر شدن تقریب ها بود.

لیانگ و لونگ [32] الگوریتم ژنتیک را با الگوریتم نخبه گرا آمیختند و الگوریتم جدیدی به نام روش جستجوی جمعیت نخبه گرا تطبیقی بر مبنای الگوریتم ژنتیک (AEGA) ارائه دادند. این تکنیک بر اساس مفهوم تطابق اندازه جمعیت بر عدم تجانس افراد استفاده شده در همه عملگر های نخبه گرایی جمعیت کار می کند و همچنین با هر ترکیب از عملگرهای استاندارد ژنتیک می تواند اجرا شود. AEGA نشان داده که کارایی زیادی در پیدا کردن راه حل های چند وجهی از الگوهای پیچیده دارد . برای استفاده از آن ما نیاز به معرفی یک پارامتر کنترل اضافه، مرز فاصله و اندازه جمعیت داریم.

مهرابیان و صفاری[14] در پژوهش خود تحت عنوان “مقایسه روشهای مختلف مقیاس سازی شتابنگاشت ها” به بررسی روشهای مختلف مقیاس سازی رکوردهای زلزله پرداخته اند.

ابتدا شتابنگاشت هایی را با توجه به پیشنهادات آیین نامه های زلزله ایران انتخاب، سپس چند رکورد ثبت شده برای فواصل دور و نزدیک گسل و برای پهار نوع خاک مختلف انتخاب کرده و در نهایت اثرات حاصله از شتابنگاشت های مقیاس شده بر روی سه سازه با زمان تناوب متفاوت با آموزش انجام تحلیل دینامیکی غیر خطی را بررسی نموده اند. این محققین به این نتیجه دست یافتند که یکی از مهمترین عوامل در آموزش انجام مقیاس سازی شکل طیف پاسخ می باشد. که به عوامل گوناگونی چون بزرگی زلزله، خاک محل، فاصله از گسل، ساز و کار گسل و… بستگی دارد.

شهروزی و محمدی[35] در مقاله ای با عنوان “روش دسته ذرات بهینه یاب برای جستجوی ضرایب مقیاس شتابنگاشت ها” با توجه به ماهیت حقیقی فضای جستجو و ضرایب مقیاس از یکسو و قابلیت های روش های فراابتکاری از سوی دیگر، در این پژوهش روش دسته ذرات بهینه یاب در زمره هوش جمعی را برای حل مسئله به کاربرده و بهبود نتایج نسبت به روش آیین نامه را مطرح کردند.

ایشان درصد اختلاف را به سه صورت محاسبه نموده و ادعا کرده اند که در تمامی موارد درصد اختلاف طیف حاصل از ضرایب مقیاس بهینه کمتر از درصد اختلاف ضرایب آیین نامه ای است. همچنین ادعا نموده اند که روش پیشنهادیشان از سرعت همگرایی بالایی برخوردار می باشد و این روش برای متغیرهای اعشاری مانند ضرایب مقیاس شتابنگاشت طراحی شده و توانسته است به بهبود قابل ملاحظه در تطبیق طیف ترکیبی با طیف استاندارد نسبت به روش آیین نامه ای بینجامد.

شهروزی و همکاران[10] در مقاله خود با عنوان “بهینه یابی فراکاوشی برای مقیاس کردن حرکات قوی زمین” به بررسی مسئله در قالب بهینه یابی فرمولبندی شده و یا ویژه سازی و کاربرد الگوریتم توارثی پرداخته اند. در این مقاله جستجوی ضرایب مقیاس شتابنگاشت های حرکت قوی زمین در قالب یک مسئله بهینه یابی فرمولبندی شد.

سپس ضمن مرور اصول حاکم بر روشهای فراکاوشی الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش شناخته شده معتبر و نیز الگوریتم دسته ذرات بهینه یاب به عنوان یک شیوه نوین مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه حاصل شده به صورت بیان شد “بهینه یابی ضرایب مقیاس نسبت به روند رایج ضرایب یکسان آیین نامه ای تطبیق طیفی بسیار بهتری را نتیجه می دهد که ضرورت کاربرد آن برای منحصربفرد کردن نتایج و روند تصمیم گیری و نیز صرفه اقتصادی طراحی را توجیه می نماید.”

در مقاله شهروزی و سازجینی[33] با عنوان “اصلاح الگوریتم جستجوی هارمونی برای انتخاب و مقیاس کردن بهینه شتاب نگاشت ها” یک روش بهینه برای انتخاب و مقیاس کردن شتابنگاشت ها بر مبنای الگوریتم بهینه یابی جستجوی هارمونی ارائه شده است. در این مقاله یک فرمول بندی بهینه یابی مبتنی بر الگوریتم جستجوی هارمونی برای انتخاب و مقیاس کردن شتابنگاشت ها جهت تحلیل و طرح لرزه ای ارائه گردیده است.

به نقل از این محقیقن روش پیشنهادی آن ها قادر است با انتخاب بهینه ی شتاب نگاشت ها از بین شتاب نگاشت های موجود در پایگاه داده که دارای شرایط سناریوی لرزه ای ساختگاه هستند، در عین رعایت شرایط آیین نامه ای برای سازگار بودن طیف پاسخ میانگین شتابنگاشت های انتخابی با طیف هدف، طیف پاسخ میانگین را به میزان قابل توجهی به طیف هدف نزدیک کند. در این مطالعه مسئله بهینه یابی تنها برای بهینه کردن میزان تطبیق طیفی معرفی شده است.

1-6-3 جمع بندی از مبانی نظری و عملی برای ساختن پشتوانه معتبر

در مقاله نعیم و همکاران یک روش جدید برای انتخاب رکورد حرکت های زمین زلزله که در تطبیق دادن ترکیب طیف طرح در محل مشخص ارائه داده شد. در این روش از الگوریتم ژنتیک برای انتخاب تصادفی 7 رکورد وضریب مقیاس مطابق با آن که هر کدام به عنوان یک فرد با 14 متغیر رفتار می کند، استفاده شد. اولین نسل از افراد از طریق فرآیند آمیزش، انتخاب طبیعی و جهش اصلاح شد. فرآیند ادامه پیدا کرد تا یک فرد بهینه( 7تا رکورد و 7 ضریب مقیاس) بدست آمد. فرآیند خیلی سریع و قابل اعتماد است و نتایج رکوردها با طیف طرح با کمترین دستکاری و اختلاف از هدف تطبیق داده شدند[30].

روش پیشنهادی حیدرخان با استفاده از یک دیتا بیس بزرگ از رکوردهای زلزله عمل کرد و بهره وری آن شرح داده شد. ایشان بیان می کنند که در عمل، ممکن است کاربر این روش را محتاطانه برای انتخاب در محدوده مجموعه رکوردها با ریشترهای مختلف- فواصل مناسب برای سایت همانطور که تعریف شده در مطالعات لرزه خیزی محل، شرایط خاک و دیگر پارامترهای مربوط تفکیک کند[24].

در مقاله کت سانوس[27] روش های متنوعی ارائه شد که تصمیم گیری های منطقی می توان در مورد ورودی های زلزله وابسته به زمان مورد استفاده قرار گیرد. نتیجه می گیریم که چندین راه برای رسیدن به انتخاب رکورد وجود دارد. اما محدوده ای که پراکندگی پاسخ سازه را یکسان کند هنوز ممکن نیست. علاوه بر این با وجود پیشرفت های زیاد در آیین نامه های جدید تکنیک های انتخاب رکورد مطرح نشده است. از آنجا که آیین نامه های لرزه ای مورد استفاده در حال حاضر نسخه ساده شده ای از تصویر کامل زمانی که آن را به ارزیابی ناشی از زلزله می آید.[21]

با توجه به مطالعات متعدد محقق در ارتباط با این موضوع، کمبود روش های انتخاب رکورد با توجه به آیین نامه 2800 ایران، که به طراحی لرزه ای سازه ها در کشور ایران می پردازد، و احساس نیاز ساخت و سازه های کنونی به این مشخصات و یک روش مطمئن و کارا برای انتخابی صحیح و مهندسی مشخص شد، و در این تحقیق سعی بر آن بوده تا با ارائه روشی مناسب به کمک الگوریتم ژنتیک بتوان بر این کمبود مسلط شد تا پس از این شاهد خسارات کمتری هنگام وقوع زلزله در ساختمانهای جدید باشیم.

• نمونه پایاننامه