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: Armoni arama algoritması, Enerji optimizasyon modeli, Geometri optimizasyonu, Sezgisel algoritmalar, Tasarım optimizasyonu, Yapı optimizasyonu, Şekil optimizasyonu, Harmony search algorithm, Energy optimization model, Geometry optimisiation, Heuristic algorithms, Design optimization, Structural optimization, Shape optimization
- 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: Belirtilmemiş.
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
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GEBRAİL BEKDAŞ
- Rehabilitation of building structures with soft story irregularity via optimal viscous damper distribution
Yumuşak kat düzensizliği bulunan yapıların optimal viskoz sönümleyici dağılımı ile rehabilitasyonu
ARCAN KÖROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAKİ ÖZTÜRK
PROF. DR. ERSİN AYDIN
- 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
- Geoteknik kıyı mühendisliğinde poroelastik deniz tabanı zemini-yapı sistemlerinin tekrarlı yükler altında sayısal modellenmesi
Numerical modeling of poroelastic seabed soil–structure systems under cyclic loading in geotechnical coastal engineering
ESRA TATLIOĞLU
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV
DOÇ. DR. MEHMET BARIŞ CAN ÜLKER
- Endüstriyel atık olarak açığa çıkan fosfojipslerin inşaat mühendisliğinde yapı malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of usability of phosphogypsum in civil engineering as a structural material which fall into place as a industrial waste
HİLAL İSMAİLOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mühendislik BilimleriGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF DEMİREL