اعتبار،چابکی،پاسخگویی

بررسی کاربرد هوش مصنوعی در مهندسی عمران و خرابی پیشرونده

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی سازه دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 مدیرعامل مهندسین مشاور فراز طرح هگمتانه همدان

3 معاون فنی منطقه سه شهرداری همدان

چکیده
در دنیای مدرن امروزی ردپای هوش مصنوعی را می توان تقریبا در هر زمینه ای جست و جو کرد. عرصه ها ی مهندسی ساختمان و مدیریت پروژه های ساخت و ساز نیز در سال های اخیر چالش های جدیدی را با ورود الگوریتم ها و ماشین ها تجربه می کنند که این روند از بهینه سازی فرآیندها و بهبود طراحی محصول گرفته تا خودکار سازی وظایف و طراحی پارامتریک را شامل می شود. هوش مصنوعی در مهندسی سازه شامل استفاده از الگوریتم‌ های پیشرفته و تکنیک‌ های یادگیری ماشین برای ساده‌ سازی و بهبود جنبه‌ های مختلف فرآیند طراحی و تحلیل است. همچنین، نرم افزارهای هوش مصنوعی مربوط به ساخت و ساز دسته ای از ابزارها و راه حل های تکنولوژیکی هستند که از هوش مصنوعی برای بهینه‌ کردن عملکردهای مختلف این صنعت استفاده می کنند. از طرف دیگر، یکی از موضوعات نسبتا جدیدی که هوش مصنوعی می تواند به آن ورود کند، بررسی انواع خرابی ها از جمله خرابی پیشرونده در طراحی و نگه داری سازه ها است. در این مقاله تلاش شده است تا با تعریف هوش مصنوعی و نیز یادگیری ماشین، به تبیین کارکرد های مختلف این تکنولوژی، الگوریتم های کاربردی و معرفی نرم افزارهای مفید و راه گشا در مهندسی عمران که هوش مصنوعی صحنه گردان اصلی آن ها است، پرداخته شود. همچنین پارامترهای اساسی تاثیرگذار در مطالعه خرابی پیشرونده، مانند شناسایی مسیر بحرانی و الگوهای بار فوق العاده مورد بررسی قرار گرفته اند. با توجه به کارکرد های بیان شده در این پژوهش، اهمیت به کارگیری هوش مصنوعی در مطالعات تئوری و پروژه های کاربردی آینده به وضوح مشخص است. به خصوص پروژه های بزرگ مانند سازه های فضایی و یا ساختمان های با سیستم باربر لرزه ای خاص مانند خرپا های متناوب و سازه های با نیاز شکل پذیری بالا که نیازمند تحلیل، طراحی و پایش ویژه هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the Application of Artificial Intelligence in Civil Engineering and Progressive Collapse

نویسندگان English

Javid Rezania 1
Massoud Hamian 2
Alireza Rasekhi 3
1 Master of Structural Engineering, Shahid Bahonar University, Kerman
2 CEO, Faraz Tarh-e-Hegmatane Consulting Engineers Co.
3 Technical Deputy of Three Municipality Region Hamedan
چکیده English

In today's modern world, traces of artificial intelligence can be found in almost any field. In recent years, with the introduction of algorithms and machines, the fields of building engineering and construction project management have also experienced new challenges, from optimizing processes and improving product design to automating tasks and parametric design. Artificial intelligence in structural engineering involves the use of advanced algorithms and machine learning techniques to simplify and improve various aspects of the design and analysis process. Also, artificial intelligence software related to construction is a group of technological tools and solutions that use artificial intelligence to optimize various functions of this industry. On the other hand, one of the relatively new topics that artificial intelligence can enter into is the investigation of various types of damage, including progressive damage in the design and construction of structures. In this article, an attempt has been made to define artificial intelligence and machine learning, to explain the various functions of this technology, and practical algorithms, plus introduce useful and pioneering software in civil engineering, where artificial intelligence is the main origin. Also, the basic influencing parameters in the study of progressive collapse, such as critical path identification and extreme load patterns, have been investigated. According to the functions stated in this research, the importance of using artificial intelligence in theoretical studies and future applied projects is clearly known. Especially vital projects such as Spatial Structures or buildings with a special seismic bearing system such as Staggered Truss Systems and structures with high ductility requirements that need special analysis, design, and monitoring.

کلیدواژه‌ها English

  • Artificial Intelligence
  • Machine Learning
  • Algorithm
  • Progressive Collapse
  • Analysis
Behnood, A., & Golafshani, EM. (2020). Machine learning study of the mechanical properties of
concretes containing waste foundry sand. Construction and Building Materials. Vol. 243, 118152.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118152.
Esfandiari, M.J., & Urgessa, G.S. (2020). Progressive collapse design of reinforced concrete
frames using structural optimization and machine learning. Structures. Vol. 28, 1252-1264.
https://doi.org/10.1016/j.istruc.2020.09.039.
Feng, D., Zhang, M., Brunesi, E., Parisi, F., Yu, J., & Zhou, Z. (2022). Investigation of 3D effects
on dynamic progressive collapse resistance of RC structures considering slabs and infill walls. Journal
of Building Engineering. Vol. 54, 104421. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104421.
Fue, F. (2020). Fire induced progressive collapse potential assessment of steel framed buildings
using machine learning. Journal of Constructional Steel Research. Vol. 166, 105918.
https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116129.
Isakova, Tatsiana. (2022, April 21). AI in civil engineering: current posture and popular uses.
Indatalabs. https://indatalabs.com/blog/ai-in-civil-engineering.
Mashhadi, J. & Saffari, H. (2029). Modification of dynamic increase factor to assess progressive
collapse potential of structures. Journal of Constructional Steel Research. Vol. 138, 72-78.
https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2017.06.038.
Meng, B., Qiangqiang, D., Zhong, W., Tan, Z., & You, K. (2023). Tensile resistance and
deformation of novel bending T-stub connections against progressive collapse. Journal of
Constructional Steel Research. Vol. 201, 107733. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2022.107733.
Pang, B., Wang, F., Yang, J., Zhang, W., Huang, X., & Azim, I. (2022). Evaluation on the
progressive collapse resistance of infilled reinforced concrete frames based on numerical and semianalytical
methods. Engineering Structures. Vol. 267, 114684.
https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114684.
Rezania, J. (2022). A study of Digitalization in Building Engineering. The First Conference of
Architecture, Civil Engineering, Agriculture, Mining and Environment_ Leeds, England. Persian.
DOI: https://civilica.com/doc/1625355/.
Rezania, J. (2021). Study of Engineering Behavior of Staggered Truss Systems. 4th.International
Conference & 5th.national Conference on Civil Engineering, Architecture, Art and Urban Design,
Tabriz – IRAN. Persian. Doi: https://civilica.com/doc/1427511/.
Rezania, J. (2020). Equilibrium and Collapse in Spatial Structure. Arkan Danesh. Persian.
Rezania, J. & Torkzadeh, P. (2019). Evaluation of progressive collapse performance in double
layer diamatic domes. Civil Engineering Journal. Vol. 5, No. 10, 2167-2179. DOI: 10.28991/cej-2019-
03091402.
Rezania, J. & Torkzadeh, P. (2015). Evaluation of Progressive collapse in double layer spatial
domes. Shahid Bahonar university of Kerman. Persian.
Rezania, J. & Torkzadeh, P. (2015). Performance Assessment of Dome Space Structures through
Progressive Collapse. 2nd International & 6nd national Conference on Structure and earthquake.
Kerman, IRAN. Persian. DOI: https://civilica.com/doc/407149.
Rodrigues da Silva, L., Torii, A., & Beck, A. (2023). Hyperstatic and redundancy thresholds in
truss topology optimization considering progressive collapse due to aleatory and epistemic
22 / رضانیا، جاوید، حامیان، مسعود، راسخی، علیرضا. -11 ،)9(5 ، نشریه عمران و پروژه، 1402
https://doi.org/10.22034/cpj.2023.426006.1233
22
uncertainties. Probabilistic Engineering Mechanics. Vol. 71, 103384.
https://doi.org/10.1016/j.probengmech.2022.-
103384.
Sun, H., Burton, H., & Huang, H. (2021). Machine learning applications for building structural
design and performance assessment: State-of-the-art review. Journal of Building Engineering. Vol. 33,
101816. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101816.
Wang, P., Zhong, C., Fan, S., Li, D., Zhang, S., Liu, P., Ji, Y., Fan, H. (2023). Prediction of
Collapsing Strength of High-Strength Collapse-Resistant Casing Based on Machine Learning.
Processes. 11(10):3007. https://doi.org/10.3390/pr11103007.
Wang, S., Cheng, X., Li, Y., Song, X., Guo, R., Liang, Z., & Zhang, H. (2023). Rapid visual
simulation of the progressive collapse of regular reinforced concrete frame structures based on
machine learning and physics engine. Engineering Structures. Vol. 286, 116129.
https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116129.
Xie, Y., Ebad Sichani, M., Padgett, JE., & DesRoches, R. (2020). The promise of implementing
machine learning in earthquake engineering: A state-of-the-art review. Earthquake Spectra.
36(4):1769-1801. doi:10.1177/8755293020919419.
Zhang, Q., Zhao, Y., Kolozvari, K., & Xu, L. (2022). Reliability analysis of reinforced concrete
structure against progressive collapse. Reliability Engineering & System Safety. Vol. 228, 108831.
https://doi.org/10.1016/j.ress.2022.108831.
Zhu, Y.F., Yao, Y., Huang, Y., Chen, Ch., Zhang, H.Y., & Huang, Z. (2022). Machine learning
applications for assessment of dynamic progressive collapse of steel moment frames. Structures. Vol.
36, 927-934. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.12.067.
  • تاریخ دریافت 30 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری 07 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 11 آذر 1402
  • تاریخ اولین انتشار 11 آذر 1402
  • تاریخ انتشار 01 آذر 1402