Optimum Design of Steel Structures using Meta-Heuristic Algorithm

Abstract

This research presents the application of three meta-heuristic algorithm including Crow search algorithm (CSA), Grey wolf optimizer (GWO) and Whale optimization algorithm (WOA) to design the optimal steel structure according LRFD method by AISC standard. Steel cross section is selected from the standard tables of steel sections specified by the AISC. The algorithms are developed by Visual Studio 2015. The performance of algorithms was test by 4 examples of 2D steel frames and 2D steel trusses designs. Each algorithm is tested by design 10 times to compare the statistical results. From the result, it indicated that the CSA is higher performance than the GWO and WOA.

งานวิจัยนี้นำเสนอการประยุกต์ใช้เมตาฮิวริสติกอัลกอริทึมจำนวน 3 อัลกอริทึม ได้แก่ อัลกอริทึมการค้นหาแบบอีกา อัลกอริทึมการหาค่าที่เหมาะสมของหมาป่าสีเทา และอัลกอริทึมการหาค่าที่เหมาะสมของวาฬ สำหรับออกแบบโครงสร้างเหล็กที่เหมาะสมตามมาตรฐาน AISC วิธี LRFD ซึ่งในการออกแบบเลือกใช้หน้าตัดเหล็กจากตารางเหล็กมาตรฐานที่ระบุโดย AISC โดยอัลกอริทึมเหล่านี้ถูกพัฒนาโดยโปรแกรม Visual Studio 2015 สำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพของอัลกอริทึมจะใช้ตัวอย่างการทดสอบทั้งหมดจำนวน 4 ตัวอย่าง ประกอบด้วย โครงข้อแข็ง 2 มิติ และโครงข้อหมุน 2 มิติอย่างละ 2 ตัวอย่าง ซึ่งแต่ละอัลกอริทึมจะถูกทดสอบออกแบบตัวอย่างละ 10 ครั้งและประสิทธิภาพของแต่ละวิธีการจะถูกเปรียบเทียบด้วยผลการทดสอบทางสถิติ จากผลการทดสอบทางสถิติพบว่า อัลกอริทึมการค้นหาแบบอีกา เป็นอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพในการออกแบบโครงสร้างเหล็กที่เหมาะสมมากที่สุด เมื่อเทียบกับอัลกอริทึมการหาค่าที่เหมาะสมของหมาป่าสีเทา และอัลกอริทึมการหาค่าที่เหมาะสมของวาฬ