Çelik Çerçevelerin Genetik Algoritma Yöntemiyle 2018 Türk Çelik Tasarım Yönetmeliğine Göre Optimum Tasarımı

Yıl 2024, , 55 - 73, 10.06.2024

Zeynep Acar , M. Sedat Hayalioğlu

https://doi.org/10.55007/dufed.1453030

Öz

Yapısal taşıyıcı sistemlerinin optimum tasarımı yapı mühendisliğinde önemli bir konudur. Tasarımdaki amaç yeterli güvenliği sağlayan en ekonomik yapıyı oluşturmaktır. Öte yandan, bu amaç doğrultusunda projelendirilen yapıların ise, etkiyen yükler altındaki davranışının kabul edilebilir sınırlar içinde kalması gerekmektedir. Böylece, etkiyen yüklere emniyetle, belirli rijitlikle dayanabilen ve ağırlığı minimum olan yapının belirlenmesi, optimum tasarım problemini oluşturmaktadır. Bu çalışmada, çelik bina çerçevelerinin 2018 Türk Çelik Yönetmeliği’nin yük ve tasarım koşullarıyla Genetik Algoritma yöntemi kullanarak optimum tasarımı yapılmıştır. Tasarımlarda gerekli koşulları sağlayan minimum ağırlıklı çerçevelerin elde edilmesi amaçlanmıştır. Öncelikle Genetik Algoritma optimizasyon yöntemini, çerçeve analizi ve Türk Çelik Tasarım Yönetmeliği koşullarıyla birleştiren bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Her aşamada programın doğruluğu test edilerek diğer aşamalara geçilip ve sonunda tüm aşamalar birleştirilmiştir. Program doğru çalıştıktan sonra geliştirilen programla farklı boyutlarda iki çerçeve örneğinin optimum tasarımı yapılarak sonuçlar SAP 2000 programının tasarımlarıyla karşılaştırılmıştır. Ayrıca geliştirilen yöntemin üstün ve zayıf yanları değerlendirilmiştir. Sonuç olarak geliştirilen Genetik Algoritma yönteminin çelik çerçeve tasarım örneklerinde SAP 2000 programının tasarımlarına göre daha hafif çerçeveler elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Çelik çerçeveler, Genetik algoritma, Optimum tasarım, SAP 2000

Optimum Design of Steel Frames According to 2018 Turkish Steel Design Code Using Genetic Algorithm

Öz

Optimum design of structural skeletal systems is an important issue in structural engineering. The purpose of the designs is to create the most economical structures that provides adequate safety. On the other hand, the behavior of the structures designed for this purpose under the applied loads must remain within acceptable limits. Thus, determining the structure that can withstand the applied loads safely and with a certain rigidity and whose weight is minimum constitutes the optimum design problem. In this study, the optimum design of steel building frames was made using the Genetic Algorithm method with the load and design conditions of the 2018 Turkish Steel Code. Obtaining the minimum weight frames which satisfy the required conditions has been aimed. First of all, a computer program which combines Genetic Algorithm optimization method with frame analysis and specifications of the Turkish Steel Design Code has been developed. At each stage, the accuracy of the program will be tested and the next stages will be passed, and at the end, all stages are combined. Moreover, the advantages and disadvantages of the developed method were evaluated. As a result, lighter frames were obtained in the steel frame design examples of the developed Genetic Algorithm method when compared to the designs of SAP 2000 program.

Anahtar Kelimeler

Steel frames, Genetic algorithm, Optimum design, SAP 2000

Kaynakça

• Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik. (2018). Erişim Tarihi: 10.02.2024. [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: https://csb.gov.tr/.
• J. H. Holland, Adaptation in Natural and Artificial Systems. Michigan: The university of Michigan Press, 1975.
• D. E. Goldberg, Genetic Algorithm in Search Optimization and Machine Learning. New York: Addison-Wesley Publishing Company, 1989.
• M. P. Saka, “Optimum Design of Steel Frames with Stability Constraints,” Computer and structures, c. 41, sayı. 6, ss. 1365-1377, 1991.
• A. Daloğlu ve M. Armutçu, “Genetik Algoritma ile Düzlem Çelik Çerçevelerin Optimum Tasarımı”, Teknik Dergi, c. 9, sayı. 42, ss. 483-487, 1998.
• S. Ö. Değertekin, “Yarı-rijit Birleşimli Çelik Çerçeve Sistemlerin Genetik Algoritma Yöntemiyle Optimum Tasarımı,” Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Dicle Üniversitesi, Diyarbakır, 2001.
• S. Bekiroğlu, “Genetik Algoritma ile Çelik Çerçevelerin Optimum Boyutlandırılması,” Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, 2003.
• S. Ö. Değertekin, M. Ülker ve M. S. Hayalioğlu, “Uzay Çelik Çerçevelerin Tabu Arama ve Genetik Algoritma Yöntemleri ile Optimum Tasarımı”, İMO Teknik Dergi, c. 17, sayı. 83, ss. 3917-3934, 2006.
• G. Y. Bayar, “Çerçeve Taşıyıcı Sistemlerin Optimum Tasarımı,” Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Dicle Üniversitesi, Diyarbakır, 2008.
• T. Şeker, “Düzlemsel Çelik Çerçevelerin Genetik Algoritma ile Optimizasyonu,” Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 2008.
• S. Ö. Değertekin, M. S. Hayalioğlu ve H. Görgün, “Geometrik Bakımından Lineer Olmayan Yarı-rijit Birleşimli Çelik Çerçevelerin Gelişmiş Armoni Arama Yöntemi ile Optimum Tasarımı,” Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, c. 2, sayı. 1, ss. 45-56, 2011.
• Y. Efe, “Çelik Çerçevelerin Memetik Algoritma ile Optimum Tasarımı,” Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Dicle Üniversitesi, Diyarbakır, 2015
• Y. Özalp, “Çelik Taşıyıcı Sistemli Çerçeve Tipi Yapının ÇYTHYDE 2016, AISC 360-10 ve EUROCODE 3 Yönetmenliğine Göre Analiz ve Tasarımı,” Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale Üniversitesi, Ankara, 2020.
• M. S. Hayalioğlu ve S. Ö. Değertekin, “Design of Non-linear Steel Frames for Stress and Displacement Constraints with Semi-Rigid Connections Via Genetic Optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization”, Structural and Multidisciplinary Optimization, c. 27, ss. 259-271, 2004.
• T. 498, Yapı Elemanların Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri. (2021). Erişim Tarihi: 16.03.2024. [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: http://www.betoncelik.com.
• T. B. D. Yönetmenliği, Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı İçin Esaslar. (2018). Erişim Tarihi: 12.02.2024. [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: https://www.resmigazete.gov.tr.
• A. 360-10, Specification for Structural Steel Buildings. (2010). Erişim Tarihi: 13.02.2024 [Çevrimiçi]. Erişim Adresi: https://docs.google.com.