Yapı mühendisliğinde metasezgizel algoritmalar ile optimizasyon uygulamaları
Optimization applications by metaheuristic algorithms in structural engineering
- Tez No: 487853
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GEBRAİL BEKDAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Mühendislik tasarımlarının ana unsurları arasında yer alan güvenlik ve maliyet kavramlarının her ikisinin de tasarımda sağlanmaya çalışılması, optimizasyon uygulamalarının mühendislikte sıklıkla kullanılmasını sağlamıştır. Optimizasyon uygulamalarıyla inşaat mühendisliği alanında da sıklıkla karşılaşılmaktadır. Son yıllarda, inşaat mühendisliğinde optimizasyon uygulamaları için geliştirilen yöntemlerde metasezgisel algoritmalar kullanılmaktadır. Bu algoritmalar doğada gerçekleşen çeşitli olaydan ilham alınarak oluşturulmuştur. Bu tez çalışmasında bir sınıftaki öğretmen öğrenci arasındaki benzeşimden yararlanan Öğretme ve Öğrenme Tabanlı Optimizasyon Algoritması (TLBO), çiçeklerin tozlaşma sürecinden ilham alan Çiçek Toplaşma Algoritması (FPA) ve bir müzisyenin en uygun armoniyi aramasından esinlenen Armoni Arama Algoritması (HS) gibi çeşitli metasezgisel algoritmalar çeşitli uygulamalarda kullanılmıştır. Bu çalışmada geometrik değişkenlere ve donatı çeliği tasarımına bağlı olarak maliyet minimizasyonunu amaç fonksiyonu olarak ele alan statik ve dinamik yükler altında istinat duvarlarının optimum tasarımı, düzgün yayılı yüke maruz kalan çerçeve yapılarda oluşabilecek normal gerilmelerin azaltılmasını amaçlayan açıklık optimizasyonu, betonarme kirişlerin kayma kapasitesini arttırmak amacıyla optimum karbon fiber takviyeli polimer tasarımı, I-kirişin geometrik değişkenlerine bağlı olarak düşey yer değiştirmesinin optimizasyonu, toplam potansiyel enerji minimizasyonu yöntemini kullanarak kafes sistemler ve kablo yapıların toplam potensiyel enerjisi en aza indirerek ikinci mertebe değişkenlerinin çözülmesi olmak üzere altı farklı uygulama ele alınmıştır. Metasezgisel algoritmalarla yapılan optimizasyon uygulamaları incelendiğinde düşük maliyetli betonarme tasarım sonuçlarının bulunmasında, minimum gerilmeyi veren çerçeve açıklıklarının bulunmasında, minimum malzeme ile kesme kapasitesinin istenilen düzeyde arttırılmasında ve deplasman kısıtı altında en uygun optimum kesitin bulunmasında kullanılan yöntemlerin etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca alternatif yapısal analiz yöntemi olan 'metasezgisel algoritmalarla enerji minimizasyon uygulamasında kullanılan algoritmaların birbiriyle tutarlı ve etkili sonuçlar verdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The effort in providing the both of safety and cost measures that are the main needs in engineering design supported the often use of optimization applications. Optimization applications are frequently encountered in the civil engineering area. Recently, metaheuristic algorithms have been used in developed methods for optimization applications of civil engineering. These algorithms are developed by inspiring several happenings from nature. In this thesis, teaching learning based optimization (TLBO) simulating the teacher and student in a class, flower pollination algorithm (FPA) imitating the process of flower pollination and harmony search (HS) algorithm inspired by the search of best harmony of a musician were used as several metaheuristic algorithms. In this study, six different applications which are the optimum design of retaining walls under static and dynamic forces considering the minimization of the cost related to the design of geometrical variables and reinforcement steel, the span optimization aiming to reduce the normal stresses occurred on frame structures subjected to equally distributed load, the optimum design of carbon fiber reinforced polymer for increasing the shear capacity of reinforced concrete beams, the vertical displacement optimization according to the geometrical variables of a I-beam, the second-order solution of variables of truss and cable structures by minimum reduction of total potential energy using Total Potential Optimization using Meta-heuristic Algorithms (TPO/MA). According to investigation of optimization applications employing metaheuristic algorithms, the employed algorithms seem as effective in finding reinforced concrete design results with low cost, finding frame spans resulting with minimum stress, increasing the desired level of shear capacity with minimum material and finding the optimum section providing the displacement constraint. Also, it is seen that the employed algorithms employed with an alternative structural analysis method called energy minimization using metaheuristic algorithms gave coherent and effective solutions.
Benzer Tezler
- Zaman-tanım alanında optimum ayarlı kütle sönümleyicisi tasarımına yönelik makine öğrenmesi tabanlı tahmin yöntemi
Machine learning based prediction model for optimum design of tuned mass damper in time-history domain
MELDA YÜCEL
Doktora
Türkçe
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GEBRAİL BEKDAŞ
- Metaheuristic based backcalculation of rock mass parameters around tunnels
Tünel çevresindeki kaya parametrelerinin metasezgisel tabanlı geri hesaplanması
GÖRKEM GEDİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR PEKCAN
- Opensees ve seismostruct programlarının doğrusal olmayan deprem analizleri için karşılaştırılması
Comparison of opensees and seismostruct programs for nonlinear earthquake analysis
ŞÜKRİYE CEYDA ERGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem ve Yapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ ERKUŞ
- U şekilli iki farklı metalik sönümleyicinin histeretik davranışlarının nümerik olarak incelenmesi
Numerical analysis of the hysteretic behavior of two different U shaped metallic dampers
ENES YURTERİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiErciyes Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ DÜĞENCİ
- Mevcut betonarme bir bina üzerinde 2007 ve 2017 deprem yönetmeliklerinin karşılaştırılması
Comparision of 2007 and 2017 earthquake codes on a existing reinforced concrete building
OZAN HEBUN SÜMELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL