Çok katlı kompozit çelik çerçevelerin genetik algoritma ile dinamik sınırlayıcılı optimizasyonu

Abstract

Yapı sistemlerinin minimum a ğırlık olacak ş ekilde, yani optimum boyutlandır ılmas ı, yapı mühendisliğinin temel konular ı aras ında yer almaktadır. Sistem elemanlar ının optimizasyonu esnas ında öncelik gerekli ş artların sa ğlanmas ıdır. Bu çalış mada biyolojik süreçleri taklit eden genetik algoritma kullanılarak çelik çerçeve sistemlerinin geleneksel ve dinamik s ınırlayıc ılar için optimizasyonu gerçekle ş tirilmiş tir. Boyutlandırmada göz önünde bulundurulan gerekli ş artlar TS648 Çelik yapılar ın hesap ve yapım kurallar ı ş artnamesine uygun ş ekilde gerilme s ınırlayıc ıları olarak belirlenmiş tir. Buna ilaveten yer de ğiş tirme s ınırlayıc ılar ı kullanılmış tır. Ayr ıca doğal frekanslar dinamik s ınırlayıc ılar olarak iş leme dahil edilmiş tir. Çok katlı düzlem çerçeve örnekleri optimum boyutlandır ılmış ve sonuçlar karş ıla ş tır ılmış tır. İş lemler çerçevelerin kompozit kiriş li olmas ı durumu için tekrarlanmış tır. Tüm bu uygulamalar ın pratik olarak yürütülebilmesi için MATLAB[22]da bir program geliş tirilmiş tir. Geliş tirilen program ile çerçeve sistemlere iliş kin elde edilen sonuçlar SAP2000[23] programı yardımı ile doğrulanmış tır. Kompozit kiriş li çerçevelerin daha hafif olduğu ve dinamik s ınırlayıc ıların boyutlandırmayı etkilediği gösterilmiş tir.

Optimum design of the structures, in other words designing the structures with minimum weight is one of the major research areas in structural engineering. The priority during optimization process is to ensure whether the necessary conditions are satisfied or not. In this study, the optimization of steel frame systems is carried out for traditional and dynamic constraints by using a genetic algorithm that mimics the biological processes. The stress constraints are determined according to TS648- Turkish code for design and construction of steel structures. Furthermore, displacement constrains are considered in the optimization procedure. In addition, natural frequencies are incorporated as dynamic constraints. Optimum design of multi-story plane frames is obtained and comparisons with the results of previous studies are made. The same design processes are repeated for the case of frames with composite beams. A program is coded in MATLAB to carry out all these applications. Results obtained in the study for the frame systems are also verified by SAP2000. It is concluded that the weight of the frames with composite beams are fewer and the dynamic constraints affect the design.