Research Article
BibTex RIS Cite

Statik ve dinamik yüklere maruz betonarme konsol istinat duvarlarının diferansiyel gelişim algoritması ile optimum tasarımı

Year 2018, Volume: 24 Issue: 3, 403 - 412, 29.06.2018

Abstract

Bu
çalışmada, betonarme konsol istinat duvarlarının minimum maliyetle tasarımında
diferansiyel gelişim algoritması tekniğine dayalı bir yöntem kullanılmıştır.
Düşey yüklerin yanı sıra hem statik hem de depremli durumdaki dinamik zemin itkileri
gözönüne alınmıştır. TS-500’de tanımlanan betonarme tasarım kriterleri ve
TS-7994’te tanımlanan devrilme, kayma ve zeminin taşıma gücü ile ilgili
kriterler, optimum tasarım probleminin kısıtları olarak ele alınmıştır. Farklı
zemin özellikleri için, istinat duvarının kesit ölçüleri ve betonarme donatı
düzeni, dikkate alınan tüm kriterler sağlanacak biçimde elde edilmiştir.
Duyarlılık analizi sonuçları, optimum tasarımın diferansiyel gelişim
algoritması parametrelerinin seçiminden etkilenmediğini göstermiştir.
Dolayısıyla, diferansiyel gelişim algoritmasının, betonarme konsol istinat
duvarlarının tasarımının optimum şekilde yapılabilmesi için etkin şekilde
kullanılabileceği söylenebilir.

References

  • Türk Standartları Enstitüsü. “Zemin Dayanma Yapıları: Sınıflandırma, Özellikleri ve Projelendirme Esasları”. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 7994, 1990.
  • Öztürk T, Öztürk Z. “Deprem bölgelerinde yapılacak prefabrike betonarme istinat duvarlarının tasarımı”. Kocaeli Deprem Sempozyumu, Kocaeli, Türkiye, 23-25 Mart 2005.
  • Özden K, Trupia AL, Eren İ, Öztürk T. Betonarme İstinat Duvarları ve Perdeleri. İstanbul, Türkiye, İTÜ İnşaat Fakültesi Matbaası, 1995.
  • Keskar AV, Adidam SR. “Minimum cost design of a cantilever retaining wall”. Indian Concrete Journal, 63(8), 401-405, 1989.
  • Saribas A, Erbatur F. “Optimization and sensitivity of retaining structures”. Journal Geotech Engineering, 122(8), 649–656, 1996.
  • Basudhar PK, Vashistha A, Deb K, Dey A. “Cost optimization of reinforced earth walls”. Geotechnical and Geological Engineering, 26(1), 1-12, 2008.
  • Babu GLS, Basha BM. “Optimal design of cantilever retaining walls using target reliability approach”. International Journal of Geomechanics, 8(4), 240-252, 2008.
  • Das SK, Das MR. “Optimum design of RCC cantilever retaining wall using a simple optimization tool”. Indian Roads Congr, 3(2), 47–58, 2011.
  • Goldberg DE. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. 1st ed. Boston, MA, USA, Addison Wesley, 1989.
  • Geem ZW, Kim JH, Loganathan GV. “A new heuristic optimization algorithm: harmony search”. Simulation, 76(2), 60-68, 2001.
  • Kennedy J, Eberhart R. “Particle swarm optimization”. IEEE International Conference on Neural Networks, Piscataway, NJ, 27 November-1 December 1995.
  • Karaboğa D, Basturk B. “A powerful and efficient algorithm for numerical function optimization: artificial bee colony (ABC)”. Journal of Global Optimization, 39, 459-471, 2007.
  • Storn R, Price K. “Differential Evolution–A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces”. Journal of Global Optimization, 11(4), 341-359, 1997.
  • Karaboğa D. Yapay Zekâ Optimizasyonu Algoritmaları. 1. Baskı, İstanbul, Türkiye, Atlas, 2004.
  • Khajehzadeh M, Taha MR, El-Shafie A, Eslami M. “Modified particle swarm optimization for optimum design of spread footing and retaining wall”. Journal Zhejiang Univ-Sci A (Appl Phys Eng), 12(6), 415-427, 2011.
  • Khajehzadeh M, Eslami M. “Gravitational search algorithm for optimization of retaining structures”. Indian Journal of Science and Technology, 5(1), 1821-1827, 2012.
  • Ceranic B, Fryer C, Baines RW. “An application of simulate annealing to the optimum design of reinforced concrete retaining structures”. Comput Struct, 79(17), 1569-1581, 2001.
  • Kaveh A, Abadi ASM. “Harmony search based algorithm for the optimum cost design of reinforced concrete cantilever retaining walls”. International Journal of Civil Engineering, 9(1), 1–8, 2010.
  • Sheikholeslami R, Gholipour Khalili B, Zahrai SM. “Optimum cost design of reinforced concrete retaining walls using hybrid firefly algorithm”. IACSIT International Journal of Engineering and Technology, 6(6), 465-470, 2014.
  • Camp CV, Akin C. “Design of retaining walls using big bang-big crunch optimization optimum design of cantilever retaining walls”. Journal Struct Eng, 138, 438–448, 2012.
  • Kaveh A, Kalateh-Ahani M, Fahimi-Farzam M. "Constructability optimal design of reinforced concrete retaining walls using a multi-objective genetic algorithm". Structural Engineering and Mechanics, 47(2), 227-245, 2013.
  • Yepes V, Alcala J, Perea C, Gonzalez-Vidosa F. "A parametric study of optimum earth-retaining walls by simulated annealing". Engineering Structures, 30(3), 821-830, 2008.
  • Talatahari S, Sheikholeslami R. "Optimum design of gravity and reinforced retaining walls using enhanced charged system search algorithm". KSCE Journal of Civil Engineering, 18(5), 1464-1469, 2014.
  • Temur R, Bekdas G. "Teaching learning-based optimization for design of cantilever retaining walls". Structural Engineering and Mechanics, 57(4), 763-783, 2016.
  • Nandha Kumar V, Suribabu CR. "Optimal design of cantilever retaining wall using differential evolution algorithm". International Journal of Optimization in Civil Engineering, 7(3), 433-449, 2017.
  • Aydogdu I. "Cost optimization of reinforced concrete cantilever retaining walls under seismic loading using a biogeography-based optimization algorithm with Levy flights". Engineering Optimization, 49(3), 381-400, 2017.
  • Kaveh A, Soleimani N. “CBO and DPSO for optimum design of reinforced concrete cantilever retaining walls”. Asian J Civil Eng, 16(6), 751-774, 2015.
  • Kayabekir AE, Bekdaş G, Niğdeli SM, Temür R. "Statik ve dinamik yükler altında istinat duvarlarının optimum tasarımı". Engineering Sciences (NWSAENS), 12(1), 46-56, 2017.
  • Bayındırlık ve İskân Bakanlığı. “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”. Ankara, Türkiye, 2007.
  • Türk Standartları Enstitüsü. “Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları”. Ankara, Türkiye, 2000.
  • Özden K, Öztürk T. “Bazı Özel Durumlarda Yalnız Depremden Oluşan Basınç ve İtkiler”. 3. Ulusal Deprem Mühendisliği Kongresi, İstanbul, Türkiye, 27-31 Mart 1995.
  • Kumbasar V, Kip F. Zemin Mekaniği Problemleri. Altıncı baskı. İstanbul, Türkiye, Çağlayan, 1999.
  • Ersoy U, Özcebe G. Betonarme. Birinci baskı, İstanbul, Türkiye, Evrim 2001.
  • Coello CAC. “Theoretical and numerical constraint handling techniques used with evolutionary algorithms: a survey of the state of the art”. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 191, 1245-1287, 2002.
  • Das S, Suganthan NP. “Differential Evolution: a survey of the state-of-the-art”. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 15(1), 4-31, 2011.
  • Price KV. An Introduction to Differential Evolution. Editors: Corne D, M. Dorigo M, Glover F. New Ideas in Optimization, 79-108, London, UK, McGraw-Hill, 1999.
  • Reddy MJ, Kumar DN. “Multiobjective differential evolution with application to reservoir system optimization”. Journal of Computing in Civil Engineering, 2, 136-146, 2007.
  • Ali MM, Torn A. “Population set-based global optimization algorithms: some modifications and numerical studies”. Computer & Operations Research, 31, 1703-1725, 2004.
  • Microsoft, Microsoft Excel-Visual Basic for Applications. Washington, USA, Microsoft Press, 1995.
  • Gürarslan G. Yeraltısuyu Kirletici Kaynak Yerlerinin ve Boşalım Geçmişlerinin Diferansiyel Gelişim Algoritması Kullanılarak Belirlenmesi. Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, Türkiye, 2011.
  • Saltelli A, Annoni P. “How to avoid a perfunctory sensitivity analysis”. Environmental Modeling and Software, 25(12), 1508-1517, 2010.
  • Storn R, Price K. “Differential Evolution-a simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces”. Journal of Global Optim, 11(4), 341-359, 1997.
  • Tvrdik J. “Differential Evolution: Competitive Setting of Control Parameters”. International Multiconference on Computer Science and Information Technology, Wisła, Poland, 6-10 October 2006.
  • Elçi A, Ayvaz MT. “Differential-evolution algorithm based optimization for the site selection of groundwater production wells with the consideration of the vulnerability concept”. Journal of Hydrology, 511, 736-749, 2014.

Optimum design of RC cantilever retaining walls subjected to static and dynamic loadings by differential evolution algorithm

Year 2018, Volume: 24 Issue: 3, 403 - 412, 29.06.2018

Abstract

In
this study, a solution algorithm based on the differential evolution algorithm
is used to optimally design the reinforced concrete cantilever retaining walls.
Beside vertical loads, static and earthquake induced dynamic lateral soil
pressure are taken into account for designing of the retaining walls.
Requirements for reinforced concrete design given in TS-500 and requirements
for sliding, overturning and soil bearing capacity evaluation given in TS-7994
are considered as constraints of the optimum design problem. For different
combinations of soil properties, section dimensions and reinforcement of the
retaining walls are obtained cost of the wall to be minimum and all the
considered constraints to be satisfied. Results of sensitivity analysis show
that optimum design is insensitive to the selection of differential evolution
algorithm parameters. Therefore, differential evolution algorithm can be used
as an effective way for optimally designing the reinforced concrete cantilever
walls.

References

  • Türk Standartları Enstitüsü. “Zemin Dayanma Yapıları: Sınıflandırma, Özellikleri ve Projelendirme Esasları”. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 7994, 1990.
  • Öztürk T, Öztürk Z. “Deprem bölgelerinde yapılacak prefabrike betonarme istinat duvarlarının tasarımı”. Kocaeli Deprem Sempozyumu, Kocaeli, Türkiye, 23-25 Mart 2005.
  • Özden K, Trupia AL, Eren İ, Öztürk T. Betonarme İstinat Duvarları ve Perdeleri. İstanbul, Türkiye, İTÜ İnşaat Fakültesi Matbaası, 1995.
  • Keskar AV, Adidam SR. “Minimum cost design of a cantilever retaining wall”. Indian Concrete Journal, 63(8), 401-405, 1989.
  • Saribas A, Erbatur F. “Optimization and sensitivity of retaining structures”. Journal Geotech Engineering, 122(8), 649–656, 1996.
  • Basudhar PK, Vashistha A, Deb K, Dey A. “Cost optimization of reinforced earth walls”. Geotechnical and Geological Engineering, 26(1), 1-12, 2008.
  • Babu GLS, Basha BM. “Optimal design of cantilever retaining walls using target reliability approach”. International Journal of Geomechanics, 8(4), 240-252, 2008.
  • Das SK, Das MR. “Optimum design of RCC cantilever retaining wall using a simple optimization tool”. Indian Roads Congr, 3(2), 47–58, 2011.
  • Goldberg DE. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. 1st ed. Boston, MA, USA, Addison Wesley, 1989.
  • Geem ZW, Kim JH, Loganathan GV. “A new heuristic optimization algorithm: harmony search”. Simulation, 76(2), 60-68, 2001.
  • Kennedy J, Eberhart R. “Particle swarm optimization”. IEEE International Conference on Neural Networks, Piscataway, NJ, 27 November-1 December 1995.
  • Karaboğa D, Basturk B. “A powerful and efficient algorithm for numerical function optimization: artificial bee colony (ABC)”. Journal of Global Optimization, 39, 459-471, 2007.
  • Storn R, Price K. “Differential Evolution–A Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces”. Journal of Global Optimization, 11(4), 341-359, 1997.
  • Karaboğa D. Yapay Zekâ Optimizasyonu Algoritmaları. 1. Baskı, İstanbul, Türkiye, Atlas, 2004.
  • Khajehzadeh M, Taha MR, El-Shafie A, Eslami M. “Modified particle swarm optimization for optimum design of spread footing and retaining wall”. Journal Zhejiang Univ-Sci A (Appl Phys Eng), 12(6), 415-427, 2011.
  • Khajehzadeh M, Eslami M. “Gravitational search algorithm for optimization of retaining structures”. Indian Journal of Science and Technology, 5(1), 1821-1827, 2012.
  • Ceranic B, Fryer C, Baines RW. “An application of simulate annealing to the optimum design of reinforced concrete retaining structures”. Comput Struct, 79(17), 1569-1581, 2001.
  • Kaveh A, Abadi ASM. “Harmony search based algorithm for the optimum cost design of reinforced concrete cantilever retaining walls”. International Journal of Civil Engineering, 9(1), 1–8, 2010.
  • Sheikholeslami R, Gholipour Khalili B, Zahrai SM. “Optimum cost design of reinforced concrete retaining walls using hybrid firefly algorithm”. IACSIT International Journal of Engineering and Technology, 6(6), 465-470, 2014.
  • Camp CV, Akin C. “Design of retaining walls using big bang-big crunch optimization optimum design of cantilever retaining walls”. Journal Struct Eng, 138, 438–448, 2012.
  • Kaveh A, Kalateh-Ahani M, Fahimi-Farzam M. "Constructability optimal design of reinforced concrete retaining walls using a multi-objective genetic algorithm". Structural Engineering and Mechanics, 47(2), 227-245, 2013.
  • Yepes V, Alcala J, Perea C, Gonzalez-Vidosa F. "A parametric study of optimum earth-retaining walls by simulated annealing". Engineering Structures, 30(3), 821-830, 2008.
  • Talatahari S, Sheikholeslami R. "Optimum design of gravity and reinforced retaining walls using enhanced charged system search algorithm". KSCE Journal of Civil Engineering, 18(5), 1464-1469, 2014.
  • Temur R, Bekdas G. "Teaching learning-based optimization for design of cantilever retaining walls". Structural Engineering and Mechanics, 57(4), 763-783, 2016.
  • Nandha Kumar V, Suribabu CR. "Optimal design of cantilever retaining wall using differential evolution algorithm". International Journal of Optimization in Civil Engineering, 7(3), 433-449, 2017.
  • Aydogdu I. "Cost optimization of reinforced concrete cantilever retaining walls under seismic loading using a biogeography-based optimization algorithm with Levy flights". Engineering Optimization, 49(3), 381-400, 2017.
  • Kaveh A, Soleimani N. “CBO and DPSO for optimum design of reinforced concrete cantilever retaining walls”. Asian J Civil Eng, 16(6), 751-774, 2015.
  • Kayabekir AE, Bekdaş G, Niğdeli SM, Temür R. "Statik ve dinamik yükler altında istinat duvarlarının optimum tasarımı". Engineering Sciences (NWSAENS), 12(1), 46-56, 2017.
  • Bayındırlık ve İskân Bakanlığı. “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”. Ankara, Türkiye, 2007.
  • Türk Standartları Enstitüsü. “Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları”. Ankara, Türkiye, 2000.
  • Özden K, Öztürk T. “Bazı Özel Durumlarda Yalnız Depremden Oluşan Basınç ve İtkiler”. 3. Ulusal Deprem Mühendisliği Kongresi, İstanbul, Türkiye, 27-31 Mart 1995.
  • Kumbasar V, Kip F. Zemin Mekaniği Problemleri. Altıncı baskı. İstanbul, Türkiye, Çağlayan, 1999.
  • Ersoy U, Özcebe G. Betonarme. Birinci baskı, İstanbul, Türkiye, Evrim 2001.
  • Coello CAC. “Theoretical and numerical constraint handling techniques used with evolutionary algorithms: a survey of the state of the art”. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 191, 1245-1287, 2002.
  • Das S, Suganthan NP. “Differential Evolution: a survey of the state-of-the-art”. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 15(1), 4-31, 2011.
  • Price KV. An Introduction to Differential Evolution. Editors: Corne D, M. Dorigo M, Glover F. New Ideas in Optimization, 79-108, London, UK, McGraw-Hill, 1999.
  • Reddy MJ, Kumar DN. “Multiobjective differential evolution with application to reservoir system optimization”. Journal of Computing in Civil Engineering, 2, 136-146, 2007.
  • Ali MM, Torn A. “Population set-based global optimization algorithms: some modifications and numerical studies”. Computer & Operations Research, 31, 1703-1725, 2004.
  • Microsoft, Microsoft Excel-Visual Basic for Applications. Washington, USA, Microsoft Press, 1995.
  • Gürarslan G. Yeraltısuyu Kirletici Kaynak Yerlerinin ve Boşalım Geçmişlerinin Diferansiyel Gelişim Algoritması Kullanılarak Belirlenmesi. Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, Türkiye, 2011.
  • Saltelli A, Annoni P. “How to avoid a perfunctory sensitivity analysis”. Environmental Modeling and Software, 25(12), 1508-1517, 2010.
  • Storn R, Price K. “Differential Evolution-a simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces”. Journal of Global Optim, 11(4), 341-359, 1997.
  • Tvrdik J. “Differential Evolution: Competitive Setting of Control Parameters”. International Multiconference on Computer Science and Information Technology, Wisła, Poland, 6-10 October 2006.
  • Elçi A, Ayvaz MT. “Differential-evolution algorithm based optimization for the site selection of groundwater production wells with the consideration of the vulnerability concept”. Journal of Hydrology, 511, 736-749, 2014.
There are 44 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Research Article
Authors

Ali Haydar Kayhan 0000-0001-7089-1521

Ahmet Demir This is me 0000-0002-3526-0764

Publication Date June 29, 2018
Published in Issue Year 2018 Volume: 24 Issue: 3

Cite

APA Kayhan, A. H., & Demir, A. (2018). Statik ve dinamik yüklere maruz betonarme konsol istinat duvarlarının diferansiyel gelişim algoritması ile optimum tasarımı. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(3), 403-412.
AMA Kayhan AH, Demir A. Statik ve dinamik yüklere maruz betonarme konsol istinat duvarlarının diferansiyel gelişim algoritması ile optimum tasarımı. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. June 2018;24(3):403-412.
Chicago Kayhan, Ali Haydar, and Ahmet Demir. “Statik Ve Dinamik yüklere Maruz Betonarme Konsol Istinat duvarlarının Diferansiyel gelişim Algoritması Ile Optimum tasarımı”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 24, no. 3 (June 2018): 403-12.
EndNote Kayhan AH, Demir A (June 1, 2018) Statik ve dinamik yüklere maruz betonarme konsol istinat duvarlarının diferansiyel gelişim algoritması ile optimum tasarımı. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 24 3 403–412.
IEEE A. H. Kayhan and A. Demir, “Statik ve dinamik yüklere maruz betonarme konsol istinat duvarlarının diferansiyel gelişim algoritması ile optimum tasarımı”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 24, no. 3, pp. 403–412, 2018.
ISNAD Kayhan, Ali Haydar - Demir, Ahmet. “Statik Ve Dinamik yüklere Maruz Betonarme Konsol Istinat duvarlarının Diferansiyel gelişim Algoritması Ile Optimum tasarımı”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 24/3 (June 2018), 403-412.
JAMA Kayhan AH, Demir A. Statik ve dinamik yüklere maruz betonarme konsol istinat duvarlarının diferansiyel gelişim algoritması ile optimum tasarımı. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2018;24:403–412.
MLA Kayhan, Ali Haydar and Ahmet Demir. “Statik Ve Dinamik yüklere Maruz Betonarme Konsol Istinat duvarlarının Diferansiyel gelişim Algoritması Ile Optimum tasarımı”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 24, no. 3, 2018, pp. 403-12.
Vancouver Kayhan AH, Demir A. Statik ve dinamik yüklere maruz betonarme konsol istinat duvarlarının diferansiyel gelişim algoritması ile optimum tasarımı. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2018;24(3):403-12.

ESCI_LOGO.png    image001.gif    image002.gif        image003.gif     image004.gif