Çerçeve taşıyıcı sistemlerin optimum tasarımı

Abstract

Günümüzde yapı sistemlerinin ekonomik tasarımı önem kazanmaktadır. Bu da yapı sistemlerinin tasarımının belirlenen bir optimizasyon yöntemiyle yapılmasını gerekli kılmaktadır. Yapıların optimum tasarımında amaç, yeterli düzeyde emniyete sahip yapıyı en ekonomik olacak şekilde tasarlamaktır. Öte yandan, bu amaç doğrultusunda projelendirilen yapıların ise, etkiyen yükler altındaki davranışının kabul edilebilir sınırlar içinde kalması gerekmektedir. Böylece, etkiyen yüklere emniyetle, belirli rijitlikle dayanabilen ve ağırlığı minimum olan yapının belirlenmesi, optimum tasarım problemini oluşturmaktadır. Bu çalışmada düzlem çelik çerçevelerin, emniyet gerilmeleri yönetmeliğine (AISC-ASD, 1989) göre ve yük ve dayanım faktörü yönetmeliğine (AISC-LRFD, 2001) göre genetik algoritma yöntemiyle optimum tasarımını yapan iki algoritma ve bu algoritmaların bilgisayar programları geliştirilmiştir.Birinci bölümde araştırmanın amacı ve önemi belirtilmiştir.İkinci bölümde bu konuda daha önce yapılan çalışmalara kısaca değinilmiştir.Üçüncü bölümde optimizasyon ile ilgili bilgi verilmiştir.Dördüncü bölümde genetik algoritma ile ilgili bilgi verilmiştir.Beşinci bölümde tasarımda esas alınan formüller ASD ve LRFD yönetmeliklerine göre verilmiş ve LRFD yönetmeliğine göre hazırlanan programda kullanılan lineer olmayan analize değinilmiştir. Ayrıca bu bölümde geliştirilen algoritmalar açıklanmış programın giriş bilgilerindeki semboller açıklanmıştır. Giriş bilgilerinin formatı verilerek örnek çerçeve datası üzerinde gösterilmiştir.Altıncı bölümde dört adet çerçevenin ASD ve LRFD yönetmeliklerine göre ayrı ayrı geliştirilen bilgisayar programı ile optimum tasarımı yapılmış ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir.Yedinci bölümde çalışmadan elde edilen sonuçlar verilmiştir. Buna göre LRFD yönetmeliği ile ASD yönetmeliğine göre daha optimum tasarımlar (daha hafif çerçeveler) elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Genetik Algoritma, Optimum Tasarım, Emniyet Gerilmeleri Tasarımı, Yük ve Dayanım Faktörü Tasarımı.

Nowadays, economical design of structural systems has greater importance than before. For this reason, it becomes necessary to design structural systems by a specified optimization method. The aim of optimum structural desing is to design a structure economically and with a sufficient level of safety. Morever, the behaviour of the structures which are designed for the above mentioned purpose is required to be within acceptable range. Thus optimum design problem is to determine minimum weight structures which satisfy strength and serviceability requirements. In this study, two algorithms and their computer programs are devoloped for the optimum design of plane steel frames according to allowable stress design (AISC-ASD, 1989) and load and resistance factor desing (AISC-LRFD, 2001) codes.In the first section, the aim and the importance of research are pointed out.In the second section, previous studies related to these subjects are mentioned.In the third section, information about optimization is given.In the fourth section, information about genetic algorithm is given.In the fifth section, the basic design formulae taken from ASD and LRFD codes are given and the nonlinear analysis is mentioned which is employed in the LRFD. Moreover, the developed algorithms are explained, and the symbols of the input data of the computer programs are introduced. The sample frame data are also given.In the sixth section, optimum design of four frames are performed by using computer programs developed for the ASD and LRFD codes and the results are compared.In the seventh section, the conclusions drawn from this study are given. The comparisons show that the LRFD code results in lighter frames than ASD code for the optimum designs.Key words: Genetic Algorithm, Optimum Desing, Allowable Stress Design, Load and Resistance Factor Desing.