Genetic algorithm optimization of space frame

Abstract

Uzay çerçevelerin tasarımı, uygulanan yükü güvenli ve ekonomik bir şekilde taşıyabilmesi için, uygun bir yapı formu gerektirir. Bu formlar bugüne kadar genellikle geleneksel yöntemler olan deneysel modellerin veya deneyimlerin sonucunda bulunmaktadır. Bu tezin ana amacı, statik yükler altındaki uzay çerçeve yapıların analizi ve optimum tasarımı için güvenilir, yaratıcı ve etkili bir bilgisayar programı geliştirip kullanmaktır.SAP2000 programı güvenli binalar tasarlamak için büyük oranda yardımcı olmaktadır. Fakat bununla birlikte mevcut ticari programlar optimizasyon araçları olarak tasarlanmamışlardır. Bu çalışmada çok katlı yapıların optimizasyonu için, ticari lineer olmayan sonlu elemanlar programı olarak bilinen SAP2000 programı ile genetik algoritma optimizasyon programını, MATLAB kodlarını kullanarak birleştiren arayüz programlı geliştirilmiştir.Tasarım algoritması, minimum ağırlıklı çerçeveleri, uygun kesit listelerinden seçerek, yük ve mukavemet faktörü ilkesi (LRFD)?ne göre, gerilme ve deplasman gibi gerçek tasarım kısıtlayıcılarını kullanarak elde eder. Geliştirilen yöntem farklı üç boyutlu, çok katlı çerçeve yapılar üzerinde test edilmiştir ve bu yöntemin mühendislik tasarımı ve optimizasyonu için kullanışlı bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır.Anahtar kelimeler: Optimum tasarım, Genetik algoritma, Çelik yapılar, SAP2000,

Structural design of space frames requires appropriate form for a structure so that it can carry the imposed loads safely and economically. Traditional approaches towards the task of finding such forms for structures have been by the use of experimental models or by intuition and experience. The main objective of this thesis is to develop and use reliable, creative and efficient computational tools for the linearly elastic analysis and optimum design of space frame structures under static loads.The use of SAP2000 can assist greatly in achieving a safe design. However, commercially available programs are not designed as optimization tools. In this study for optimization of multistory structures, home written MATLAB code interface program is designed to connect SAP2000 which is known as a commercial nonlinear finite element program and genetic algorithm optimization program.The design algorithm obtains minimum weight frames by selecting suitable sections from specified group list, with consideration actual design constraints like, strength, lateral displacement, inter story drift according to Load and Resistance Factor Design (LRFD). The improved method is tested on different three dimensional multi story moment resisting frames. It is concluded that this method can be used as a useful tool in engineering design and optimization.Keywords: Optimum design, Genetic algorithm, Steel structure, SAP2000, OAPI.