Metasezgisel algoritmalar ile petek kirişlerin optimizasyonu
Optimisation of castellated beams with metaheuristic algorithms
- Tez No: 959426
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMAD RESHAD NOORI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Gelişim Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 259
Özet
Bu tez çalışması, petek kirişlerin tasarımında toplam maliyeti minimize etmek amacıyla, gelişmiş ve akıllı optimizasyon algoritmalarının kullanıldığı bilimsel bir yaklaşım geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu kapsamda, farklı boşluk türleri (daire, altıgen ve sinüzoidal) ve değişken kiriş uzunlukları (300 cm ile 800 cm arası) dikkate alınarak çok değişkenli ve karmaşık bir tasarım ortamı oluşturulmuştur. Önerilen yöntem çerçevesinde beş farklı optimizasyon algoritması (CPA, IRO, TWO, VPS ve ICA) kullanılmıştır. Bu algoritmalar ayrı ayrı çalıştırılmış ve her birinin performansı detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Bu beş algoritmanın birlikte ve entegre biçimde ilk kez bu alanda kullanılmış olması, çalışmanın önemli bir özgün katkısıdır. Mevcut literatürde bu algoritmaların tamamının aynı çalışmada petek kiriş tasarımı için birlikte değerlendirildiği herhangi bir akademik çalışmaya rastlanmamaktadır. Bu bütüncül yaklaşım, sadece çözüm çeşitliliği sağlamamış, aynı zamanda algoritmaların işlem süresi, stabilite düzeyi, istatistiksel güvenilirliği ve optimum çözüme ulaşma kapasiteleri açısından karşılaştırmalı değerlendirme yapılmasına da olanak tanımıştır. Ayrıca, sinüzoidal boşluklarla tasarlanan petek kirişler literatürde oldukça sınırlı düzeyde ele alınmışken, bu tezde bu boşluk tipi ilk kez detaylı biçimde modellenmiş ve analiz edilmiştir. Sinüzoidal boşluklara ait elde edilen sonuçlar diğer boşluk tipleriyle karşılaştırmalı olarak incelenmiş, özellikle 800 cm uzunluğundaki kirişlerde gerçek dışı sonuçlar gözlemlendiği için bu uzunluk analiz dışında bırakılmıştır. Bu durum, yalnızca algoritmik değerlendirmeyle değil, aynı zamanda mühendislik mantığıyla desteklenen özgün bir yaklaşımı da yansıtmaktadır. Çalışmada ayrıca, her bir algoritmanın performansına ilişkin trend analizi gerçekleştirilmiştir. Böylece boşluk tipi ve kiriş uzunluğu gibi tasarımsal değişkenlerin sonuçlar üzerindeki etkisi derinlemesine incelenmiş; hangi algoritmanın hangi koşullarda daha kararlı ve güvenilir sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Bu kapsamda, algoritmaların nihai çözümlerinin tutarlılığı ve dağılımı değerlendirilmiş, bu tür bir analiz literatürde petek kiriş tasarımı bağlamında daha önce yapılmamış olup çalışmanın özgün değerini artırmaktadır. Ek olarak, her algoritmanın 10.000 iterasyona kadar olan amaç fonksiyonu davranışı incelenerek duyarlılık analizi gerçekleştirilmiştir. Bu sayede algoritmaların optimum çözüme ne kadar hızlı ve stabil bir şekilde ulaştıkları belirlenmiştir. Bu yaklaşım, yalnızca sonuca değil, aynı zamanda çözüm sürecine de odaklanmaktadır. Ayrıca standart sapma, işlem süresi ve korelasyon katsayısı gibi istatistiksel ölçütler de değerlendirilmiş; bu ölçütlerin algoritmalar, boşluk tipleri ve kiriş uzunlukları ile olan ilişkileri detaylı olarak analiz edilmiştir. Çalışmada, algoritmaların temel tasarım değişkenlerine (kesit yüksekliği, başlık genişliği, başlık kalınlığı ve gövde genişliği) verdiği tepkiler de değerlendirilmiştir. Bu yaklaşım, algoritmaların tasarım üzerindeki etkisini daha net ortaya koymuş ve tasarımın stabilitesi açısından önemli bulgular sunmuştur. Ayrıca, geliştirilen optimizasyon algoritmaları ile elde edilen kesit boyutlarının doğruluğu ANSYS sonlu elemanlar analizleri ile doğrulanmış, böylece çalışmanın mühendislik güvenilirliği pekiştirilmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışmasının hem kullanılan yöntemler hem de analiz düzeyi açısından yüksek bir özgünlüğe sahip olduğu ve modern mühendislik uygulamalarında petek kirişlerin akıllı tasarımına katkı sağlayacak nitelikte önemli bir bilimsel kaynak olduğu söylenebilir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to develop a scientific approach utilizing advanced and intelligent optimization algorithms to minimize the total cost in the design of castellated beams. A complex and multivariable design environment was established by considering different opening types circular, hexagonal, and sinusoidal as well as various beam lengths ranging from 300 cm to 800 cm. Five optimization algorithms were employed within the proposed framework: CPA, IRO, TWO, VPS, and ICA. Each algorithm was executed independently, and their performances were analyzed in detail. One of the most original contributions of this study is the integration and simultaneous application of these five algorithms, which has not been previously addressed in the literature. This comprehensive integration not only increases the diversity of solution methods but also enables a comparative evaluation in terms of computational time, stability, statistical reliability, and the ability to reach optimal solutions. Additionally, castellated beams designed with sinusoidal openings seldom addressed in existing research were modeled and analyzed in detail for the first time in this study. Results related to sinusoidal openings were evaluated comparatively with other opening types. Since unrealistic results were obtained for beams with a length of 800 cm, this case was excluded from the analysis. This approach reflects not only algorithmic assessment but also an original evaluation process supported by engineering rationale. Furthermore, for the first time, a trend analysis was conducted for each algorithm's performance, examining the effects of design variables such as opening type and beam length in depth. The consistency and distribution of final solutions for the algorithms were assessed. A sensitivity analysis was also performed, observing the objective function behavior of each algorithm up to 10,000 iterations. This allowed the determination of how quickly and consistently each algorithm approached the optimal solution. The study also evaluated statistical metrics such as standard deviation, processing time, and correlation coefficient, analyzing their relationships with each algorithm, opening type, and beam length in detail. From a rarely examined perspective in the literature, the behavior of the algorithms toward key design variables was assessed. Four main dimensions web height, flange width, flange thickness, and web width were chosen as the primary design variables, since other dimensions depend on these parameters. This approach helped reveal the algorithms' reactions to these variables and allowed a clearer evaluation of the design's stability. Moreover, the accuracy of the cross-sectional dimensions obtained through the optimization algorithms was validated using ANSYS finite element analyses, which reinforces the engineering reliability of the proposed approach. In conclusion, the thesis demonstrates a high level of originality in terms of both methods used and the depth of analysis, making it a potentially valuable scientific resource for the intelligent design of castellated beams in modern engineering applications.
Benzer Tezler
- Metasezgisel algoritmalar ile aşırı öğrenme makinesi parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of extreme learning machine parameters with metaheuristic algorithms
MUSA DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSelçuk ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER ALİ ÖZKAN
- A study on metaheuristic algorithms for solving sudoku puzzles
Metasezgisel algoritmalar ile sudoku bulmacalarını çözmek üzerine bir çalışma
KHORSHİD HAMZA
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFatih ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AİŞE ZÜLAL ŞEVKLİ
- Metasezgisel algoritmalar ile veri madenciliğinde aykırı değerlerin tespiti uygulamaları
Outliers detection in data mining by metaheuristic algorithms
MERVE GİTMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHarran ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM BERKAN AYDİLEK
- Metasezgisel algoritmalar ile anten dizi sentezi
Antenna array synthesis using metaheuristic algorithms
SUAD BAŞBUĞ
Doktora
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KERİM GÜNEY
- Metasezgisel algoritmalar ile optimize aktif ayarlı kütle sönümleyicileri ile yapıların kontrolü
Control of structures by active tuned mass dampers optimized via metaheuristic algorithms
AYLİN ECE KAYABEKİR
Doktora
Türkçe
2021
Deprem Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GEBRAİL BEKDAŞ