Su kontrol yapılarının optimizasyon yöntemleriyle boyutlandırılması ve yöntemlerin karşılaştırılması

Abstract

İnşaat mühendisliği projelerinde temel amaç ihtiyacın karşılanması ve bununla birlikte en düşük maliyetli çözümün bulunmasıdır. Su yapılarının projelendirilmesinde iklim koşullarındaki farklılıklar, arazi durumlarındaki çeşitlilik ve güvenlik katsayılarının fazlalığı sebebiyle alternatif çözüm sayısı artmaktadır. Alternatif çözümlerin çoğalması, klasik yöntemler ile maliyet bakımından en uygun çözümün bulunması sürecini oldukça karmaşık bir hale gelmektedir.Bu tez çalışmasında, optimizasyon yöntemleri yardımı ile bağlama yapılarının gövde boyutlarının minimize edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla gövde kesit alanının en küçük değerinin bulunması için bir program yazılmıştır. Dolayısıyla optimizasyon yöntemleri için amaç fonksiyonu bağlama boyutlarının minimize edilmesi, kısıt fonksiyonları ise bağlamaların tasarımında kullanılan sınırlayıcı tahkikler olarak belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan optimizasyon yöntemleri genetik algoritma, diferansiyel evrim algoritması, parçacık sürü optimizasyonu, simbiyotik organizmalar algoritması, balina optimizasyonu, gri kurt optimizasyonu ve karınca aslanı algoritmasıdır. Modellerin performansını test edebilmek için mevcut bir regülatörün değişkenleri program içerisine entegre edilerek regülatör kesit alanı ile de kıyaslama yapılmıştır. Son olarak kullanım kolaylığı sağlaması bakımından bir arayüz oluşturulmuştur. Oluşturulan arayüz ile farklı değerlerde girdi verileri değiştirilebilmekte ve çalışmada kullanılan optimizasyon yöntemlerinin hesapladığı sonuçlar tek bir ekrandan alınabilmektedir. Çalışmadan elde edilen bulgular yorumlandığında optimizasyon yöntemlerinin bağlamalarda kesit optimizasyonu için kullanılabilecek alternatif bir yöntem olduğu sonucuna ulaşılmaktadır.

The main purpose in civil engineering projects is to meet the need and to find the lowest cost solution. In the design of water structures, the number of alternative solutions is increasing due to the differences in climatic conditions, the diversity of land conditions and the excess of safety coefficients. The proliferation of alternative solutions makes the process of finding the most cost-effective solution with classical methods becoming quite complicated.In this thesis, it is aimed to minimize the body dimensions of the barrage structures with the help of optimization methods. For this purpose, a program was written to find the smallest value of the body cross-sectional area. Therefore, for the optimization methods, the objective function was determined as minimizing the binding dimensions, and the constraint functions were determined as the limiting verifications used in the design of the bindings. The optimization methods used in the study are genetic algorithm, differential evolution algorithm, particle swarm optimization, symbiotic organisms algorithm, whale optimization, gray wolf optimization and ant lion algorithm. In order to test the performance of the models, the variables of an existing regulator were integrated into the program and compared with the regulator cross-sectional area. Finally, an interface has been created for ease of use. With the created interface, input data with different values can be changed and the results calculated by the optimization methods used in the study can be taken from a single screen. When the findings obtained from the study are interpreted, it is concluded that optimization methods are an alternative method that can be used for section optimization in bindings.