بهینه ‎سازی طرح مخلوط بتن با مقاومت بالا با استفاده از الگوریتم ژنتیک فراابتکاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 دانشجوی دکتری عمران- مهندسی و مدیریت ساخت، گروه عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

3 دانشیار گروه عمران، دانشکده فنی، دانشگاه لرستان

چکیده

علاوه بر خواص مکانیکی و دوام بتن، هزینه تولید آن نیز می تواند بر انتخاب میزان مصالح موثر باشد. تغییر کمیت مصالح در طرح مخلوط بتن، بر مقاومت فشاری، و هم‎ چنین قیمت تمام شده مصالح آن موثر است و این دو عامل از عوامل بسیار مهم برای تصمیم گیری در مصرف میزان مصالح بر اساس قیمت خرید تولیدکنندگان در صنعت بتن می باشند. بتن با مقاومت بالا علاوه بر داشتن مقاومت بالا، و نسبت آب به مواد سیمانی پایین، دارای تنوع مصالح بیشتری است، بنابراین انتخاب مقدار دقیق مصالح برای رسیدن به یک رده خاص مقاومت، با کمترین قیمت تمام شده، مشکل است. در تحقیق حاضر با استفاده از الگوریتم ژنتیک فراابتکاری، داده‎های یک تحقیق مرجع، از نظر مقاومت فشاری و قیمت مصالح ساخت بهینه‎سازی شدند تا علاوه بر دستیابی به بیشترین مقاومت ممکن و کمترین هزینه، برای رسیدن به مقاومت های هدف نیز بتوان هزینه کمینه را به دست آورد. نتایج نشان داد که پاسخ بهینه الگوریتم ژنتیک فراابتکاری، در مقایسه با نقطه بهینه تحقیق مرجع، دارای مقاومتی به میزان %10/2 بیشتر و هزینه %8/2 کمتر بود. هم چنین با توجه به اینکه این الگوریتم، توانایی انتخاب طرح مخلوط برای رده های مختلف مقاومت را دارد، بررسی طرح مخلوط‎ های مختلف نشان داد که، الگوریتم نسبت به تغییر مقدار مصالح طرح مخلوط، با هوشمندی عمل نموده و تغییرات را به نحوی اعمال کرده است که در فرآیند کسب مقاومت های لازم، تغییرات میزان مصالح مصرفی در طرح مخلوط، با اعمال کمترین هزینه ممکن، پیشنهاد شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimizing high-strength concrete mix design using meta-heuristic genetic algorithm

نویسندگان [English]

  • Seyed Fathollah Sajedi 1
  • Mohsen Masihi 2
  • Ahmad Dalvand 3
1 Professor, Department of Civil Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
2 PhD student, Department of Civil Eignieerng, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
3 Associate professor, Department of Civil Engineering, Lorestan University, Khoramabad, Iran
چکیده [English]

In addition to the mechanical properties and durability of concrete, its production cost can also affect the choice of materials. Changing the amount of materials in the concrete mix design is effective on the strength, as well as the materials cost, and these two factors are very important in deciding the amount of materials used based on the purchase price of manufacturers in the concrete industry. High-strength concrete having high-strength, and have a low water-to-cement ratio and a greater variety of materials, therefore, choosing the exact amount of materials to achieve a specific strength category, and at the lowest cost, is difficult. In this research, using the meta-heuristic genetic algorithm, the data of a reference research in terms of strength and the price of construction materials were optimized so that in addition to achieving the highest-strength and the lowest cost, in order to achieve the target strength, the minimum cost can be achieved. The results showed that the optimal answer of the genetic algorithm, compared to the optimal point of the reference research, and had strength of 10.2% more and the price 8.2% lower. Considering that the genetic algorithm has the ability to choose the mixture design for different strength categories, the examination of the mixture design showed that the algorithm works on changing the amount of intelligent materials and has applied the changes in a way that in the process of obtaining required strengths, changes in the amount of consumables should be suggested by applying the lowest possible price.

کلیدواژه‌ها [English]

  • High-strength concrete mixing design
  • Meta-heuristic genetic algorithm
  • Strength
  • Slump
  • Price