Multi-objective performance based design optimization of steel structures
Çelik yapıların çok-amaçlı performans tabanlı tasarım optimizasyonu
- Tez No: 810403
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZHAN HASANÇEBİ, PROF. DR. AHMET YAKUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Geleneksel kuvvet tabanlı tasarım standartlarına göre tasarlanan yapıların deprem performansları büyük farklılıklar gösterebilir. Bunun sebebi, deprem yüklerinin hesabının ve dağılımının, yapı elemanlarının rijitliklerinin ilk değerlerine bağlı olması ve deprem yükü azaltma katsayılarının tüm yapı elemanlarının aynı anda akmaya başlayacakları varsayımına dayanmasıdır. Son yıllarda, yapıların deprem performansını tahmin etme arayışı, mevcut yapıların performansını değerlendirmeye ve bu yapıların güçlendirilmesine yönelik kılavuzların geliştirilmesine olanak sağlamıştır (FEMA 273/356, ASCE/SEI 41). Öte yandan, hali hazırda yeni yapılar için performans tabanlı tasarım standardı bulunmamaktadır. Bunun esas sebebi, mevcut binaların deprem performansının değerlendirilmesi deprem tasarım parametrelerindeki sayısız değişkene bağlı olarak başlı başına zor bir iş iken, yeni bir yapının konvansiyonel yöntemlerle performans tabanlı tasarımının, tasarım başında tüm bu değişkenlere ek olarak yapı elemanlarının boyutları ve detaylandırmaları da belli olmadığından, pratik olarak neredeyse imkânsız olmasıdır. Optimizasyon yöntemleriyle her ne kadar performans tabanlı tasarım süreci otomatize edilebilse de optimizasyon süresince gereken doğrusal olmayan analiz yöntemleri hesaplama sürelerini oldukça uzatmaktadır. Bu çalışmada CCS adında, tasarım odaklı, yenilikçi bir optimizasyon tekniği geliştirilmiş ve geliştirilen bu tekniğin performansı bazı üstsezgisel algoritmalarla kıyaslanmıştır. Daha sonra geliştirilen bu teknikle optimize edilen kuvvet tabanlı ve performans tabanlı yapı tasarımlarının maliyet ve deprem performansları yönünden bir karşılaştırılması sunulmuştur. Son olarak pratik bir çok-amaçlı optimizasyon yaklaşımı kullanılarak, bu yapıların tasarım maliyeti ve deprem performansı arasındaki takas eğrileri oluşturulmuş, alternatif performans tabanlı tasarım çözümleri sunulmuştur. Sayısal sonuçlar, geliştirilen tekniğin hesaplama verimliliğini ortaya çıkarırken; çelik çerçeve yapıların performans tabanlı tasarım yaklaşımıyla -geleneksel kuvvet tabanlı tasarım yaklaşımına kıyasla- daha ekonomik ve öngörülebilir deprem performansına sahip bir şekilde tasarlanabileceğine işaret etmektedir.
Özet (Çeviri)
Seismic performance of structures designed in accordance with conventional force-based design (FBD) codes can vary significantly since (1) estimation and distribution of earthquake loads are based on initial stiffness of members and (2) force reduction factors are based on the rough assumption that all members will yield simultaneously. In recent decades, attempts to predict the seismic performance of structures resulted in the development of several guidelines for evaluation and rehabilitation of existing buildings (e.g., FEMA 273/356, ASCE/SEI 41). On the contrary, currently there is no performance-based design (PBD) code. As a matter of fact, while seismic performance assessment of existing buildings is a difficult task alone due to wide range of variabilities involved in seismic design parameters; PBD of a new structure by conventional means is practically impossible as size and detailing of members are also unknown at the start of the design process, yielding in numerous alternative design solutions. Although it is possible to automate the PBD process by optimization methods, a large number of nonlinear analyses required during optimization process take excessive computational time. In this study, a novel design-driven optimization technique called Capacity Controlled Search (CCS) is proposed for achieving time-efficient optimum design of steel structures under the FBD and PBD methodologies. The success of the proposed method is first numerically investigated and justified by comparing its performance with those of several metaheuristic techniques on FBD optimization problems featuring various 2-D and 3-D ordinary moment resisting steel frames. Later, the same steel frames are optimally designed by PBD approach using the CCS method. A comparison of optimally designed structures via FBD and PBD methodologies is then carried out in terms of design cost and seismic performance. Finally, a practical multi-objective optimization approach is adopted to form the trade-off relationship between design cost and seismic performance, and alternative performance-based design solutions are presented. The numerical results indicate the computational efficiency of the proposed optimization technique and suggest that more economical designs with predictable seismic performance can be produced for steel frames by the PBD approach than the conventional FBD.
Benzer Tezler
- Robot kolu tasarımında dinamik esnek yapı modeli kullanarak tahrik grubu ve mekanik yapının tümleşik optimizasyonu
Integrated drive-train and mechanical structure optimization using dynamic flexible structure model in robot manipulator design
MUSA ÖZGÜN GÜLEÇ
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA
- Alüminyum 6061 T651 alaşımının delme işleminde kesme parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of cutting parameters during drilling ofaluminum 6061 T651 alloy
TEVFİK KÜRŞAD KUZUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT ÖZSOY
- Yuvarlak rotorlu senkron generatörlerde hava aralığı alan şeklinin iyileştirilmesine katkılar
Contributions to optimization of airgap magnetic field in turbogenerators
AHMET KUBİLAY ATALAY
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Burun iniş takımı sisteminde shimmy davranışının modellenmesi, analizi, testi ve kontrolü
Modelling, analysis, test, and control of the shimmy behavior in nose landing gear system
SENA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ