Sezgisel metotlar kullanarak betonarme çerçevelerin optimum maliyetli tasarımı

Abstract

Her alanda olduğu gibi mühendislikte de belirli kısıtların sağlanması koşuluyla belirli bir amaç fonksiyonu altında en iyi çözümün bulunması yani optimum sonuçların elde edilmesi güvenlikten sonra gelen en önemli unsurdur. Bu nedenle optimizasyon uygulamaları mühendislik dallarından biri olan inşaat mühendisliği alanında da karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında optimizasyonda kullanılan metasezgisel algoritmalardan biri olan Jaya Algoritması (JA) kullanılarak betonarme çerçeve sistemlerin maliyet optimizasyonu yapılmıştır. Geliştirilen yöntemde rassal olarak atanan kesit boyutları tasarım değişkeni olarak kabul edilmiş ve malzeme maliyetinin minimum yapılması amaç fonksiyonu olarak tanımlanmıştır. Yapısal analizlerde kesit tesirlerinin hesaplanması matris deplasman yöntemine göre, betonarme tasarımı ise Amerikan Beton Enstitüsü tarafından yayımlanan ACI 318-05 (Building code requirements for structural concrete and commentary) yönetmeliğine göre gerçekleştirilmiştir. İki açıklıklı tek katlı betonarme çerçeve, dört açıklıklı iki katlı betonarme çerçeve ve altı açıklıklı üç katlı betonarme çerçeve olmak üzere 3 farklı çerçeve sistemin optimum tasarımı ile geliştirilen yöntem test edilmiştir. Analiz sonuçlarının betonarme çerçeve yapıların optimum maliyetle tasarımının jaya algoritması kullanılarak uygun ve etkili sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.

Providing specific constraints in engineering, as in every field, the best solution under a certain objective function, ie. achieving optimum results, is the most important factor that comes after security. For this reason, optimization applications are also encountered in the field of civil engineering, which is one of the branches of engineering. In this thesis, as using Jaya Algorithm (JA) which is one of the metaheuristic algorithms used in optimization, cost optimization of reinforced concrete frame systems has been made. In the developed method, the randomly assigned section dimensions are accepted as design variable and the minimum cost of material is defined as the objective function. In structural analysis, the calculation of the section effects was carried out according to the matrix displacement method and the reinforced concrete design according to the ACI 318-05 (Building code requirements for structural concrete and commentary) published by the American Concrete Institute. The method has been tested with the optimum design of 3 different frame systems including two-span single-storey reinforced concrete frame, four-span two-storey reinforced concrete frame and six span three-storey reinforced concrete frame. It has been observed that the results of the analysis yield the appropriate and effective results by using jaya algorithm at optimum cost of reinforced concrete frame structures.