Çelik yapıların kaynaklı birleşimlerinin metasezgisel yöntemlerle optimum tasarımı

Abstract

Bu tez çalışmasında, çelik yapıların kaynaklı birleşimleri metasezgisel yapay zekâ algoritmaları kullanılarak optimize edilmiştir. Çalışmada kullanılmak üzere seçilen köşe kaynaklı birleşimden, yükleme koşullarına göre üç farklı sayısal model oluşturulmuştur. Bu modeller Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik – 2018 (ÇYTHYE-2018) uyarınca Yük ve Dayanım Katsayıları ile Tasarım (YDKT) ve Güvenlik Katsayıları ile Tasarım (GKT) prensipleri için ayrı ayrı kodlanmıştır. Kodlanan modeller MATLAB dilinde yazılmış Jaya, TLBO ve Sinüs-Kosinüs algoritmaları ile üç faklı popülasyon büyüklüğü kullanılarak optimize edilmiştir. Optimizasyonlar için amaç fonksiyonu olarak toplam kaynak alanının minimizasyonu seçilmiştir. Yükleme durumu, tasarım prensibi, popülasyon büyüklüğü ve kullanılan çözüm algoritması gibi farklı senaryolar altında yapılan 54 adet analizin sonuçları ilgili parametreler için karşılaştırılmıştır. Ayrıca bu çalışmada, kısıtlı optimizasyon yönteminde kullanılmak üzere yeni bir cezalandırma sistemi olan `Adil Ceza Yöntemi` geliştirilmiştir. Sonuç olarak, kullanılan algoritmaların çelik yapıların kaynaklı birleşimlerin optimizasyonu için uygun olduğu anlaşılmış olup algoritmaların birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları da ortaya konulmuştur. Ayrıca, bu çalışmada sunulan adil ceza yönteminin kısıtlı optimizasyon problemlerinin çözümünde kullanılabilir olduğu görülmüştür.

In this thesis, welded connections of steel structures were optimized by using metaheuristic artificial intelligence algorithms. Three different numerical models were created from the fillet welded connection chosen to be used in the study, according to the loading conditions. These models were coded separately for Load and Resistance Factor Design (LRFD) and Allowable Strength Design (ASD) principles in ÇYTHYE-2018. The coded numerical models were optimized for three different population sizes with Jaya, TLBO and Sine-Cosine algorithms written in MATLAB language. The minimization of the total welding area were chosen as the objective function in optimizations. The results of 54 analyzes obtained for different scenarios such as loading status, design principle, population size and solution algorithm were compared for the relevant parameters. Furthermore, the `Fair Penalty Method`, which is a unique penalty method, was developed to be used in the constrained optimization method. As a result, it is understood that all of the algorithms used in the study were suitable for the optimization of welded connections of steel structures. The advantages and disadvantages of algorithms were understood by comparing them with each other. The fair penalty method proposed in this study was found to be usable for constrained optimization problems.