Developing a structural optimization software for efficient and practical optimum design of real-world steel structures
Gerçek çelik yapıların etkin ve pratik optimum tasarımları için bir yapısal optimizasyon yazılımının geliştirilmesi
- Tez No: 761374
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZHAN HASANÇEBİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Optimizasyon algoritmaları, Optimum tasarım, Yapı optimizasyonu, Çelik yapılar, Optimization algorithms, Optimum design, Structural optimization, Steel structures
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yapı mühendisleri binaları kısa bir sürede güvenli ve pratik olarak tasarlamanın yanında, tasarımın maliyetinin de uygun olmasını sağlamalıdır. Bununla birlikte, yapıların geleneksel bir şekilde tasarımı son derece zahmetli ve zaman alıcı bir süreç olmakla birlikte elde edilen tasarımlar genellikle ekonomik olmamaktadır. Bu çalışmada, yapıların dayanım, deplasman kısıtlamalarının yanında, geometrik kısıtlamalarının da göz önünde bulundurulduğu optimal tasarımı için, verimli ve tasarım odaklı optimizasyon tekniği olan GES geliştirilmiştir. Yapısal tasarım mühendisleri, optimizasyon tekniklerinin potansiyelini tasarım yazılımı yetenekleriyle birleştiren pratik, verimli ve etkin yazılım platformlarına ihtiyaç duymaktadırlar. Başka bir deyişle, optimizasyon yazılımları ile tasarım yazılım paketlerini entegre ederek yapıların optimum tasarımlarının kısa sürede ve etkin kaynak kullanımı ile elde edilmesine olanak sağlayan bir yazılıma ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, yapıların optimum tasarımı için, bu bahsedilen özelliklere sahip SOPS adında etkin, pratik ve kullanışlı bir yazılım paketi geliştirilmiştir. SOPS yazılımının, analiz ve tasarım bileşenleri, Açık Uygulama Programlama Arayüzü (OAPI) kullanılarak SAP2000 analiz programıyla entegre edilmiştir. Bu çalışmada geliştirilen GES optimizasyon tekniğinin yanısıra diğer öne çıkan bazı optimizayon teknikleri de SOPS yazılım platformuna entegre edilerek GES tekniğinin performansı diğer tekniklerle kıyaslanmıştır. Sayısal sonuçlar, geliştirilen optimizasyon tekniğinin (GES), yapıların dayanım, deplasman ve geometrik kısıtlamalarını da göz önüne alan optimum tasarımlarını yakınsama hızı ve çözüm kalitesi açısından, etkin ve hesaplama verimliliği ile yapabildiğini ortaya çıkarmıştır. Sonuçlar aynı zamanda, SOPS'nin optimizasyon tekniklerinin potansiyeli ile tasarım yazılımının (SAP2000) yeteneklerini başarılı bir şekilde biraraya getirdiğini göstermektedir. Bunun yanında, SOPS'un gerçek zamanlı izleme yeteneği sayesinde, optimizasyon tekniklerinin performansı gerçek zamanlı olarak kolayca gözlemlenebilmektedir.
Özet (Çeviri)
Structural engineers have to design not only safe and practical buildings in a reasonably short period but also guarantee that the design generated should be cost-efficient. However, the design of real-world structures in a traditional way is an extremely laborious and time-consuming task, and final designs are often uneconomical. In this study, a computationally efficient, design-driven optimization technique (Guided Evolution Strategy Optimization, GES) is developed for the optimal design of real-world steel structures considering the strength, displacement, and geometric constraints in accordance with the conventional design codes. Structural design engineers demand practical, efficient, and robust software platforms that combine the potential of optimization techniques with design software capabilities. In other words, there is a need for a single master software platform that integrates the optimization software and the design software packages. This way, promising solutions for real-world structures can be obtained practically with reasonable computational power and time. This study also developed a reliable, efficient, flexible, and user-friendly software platform called Structural Optimization Platform Software (SOPS) with the abovementioned capabilities to present a robust infrastructure for designing real-world steel structures. The SOPS's structural analysis and design part (design software component) is carried out externally via the Open Application Programming Interface (OAPI) of the SAP2000 structural analysis program. In addition to GES, various metaheuristic techniques are implemented into the SOPS program package to constitute its optimization software component. The numerical results demonstrate the computational efficiency of the proposed technique (GES) for the optimal design of real-world steel structures subjected to geometric, strength, and displacement constraints in terms of convergence rate and quality of the optimum solution. Moreover, the application of SOPS to the optimization of real-world steel structures demonstrates that SOPS successfully combines the potential of the optimization techniques and the design software capabilities (SAP2000). Furthermore, due to SOPS's real-time monitoring ability, the performance of the optimization techniques can be easily observed in real-time.
Benzer Tezler
- Bir dişli pompa grubunun imalatında eşzamanlı mühendislik ve grup teknolojisi
The carrying out of group technology in the concurrent engineering concept on a factory which is manufacturing gear pomp
ALPER ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEOMAN KURTAY
- Girişimcilik maaş desteğinin makroekonomik etkilerinin sistem dinamiği ve geometrik uzlaşık programlama yaklaşımıyla analizi
Analysis of macroeconomic effects of entrepreneurship wage subsidies using the system dynamics and geometric compromise programming approach
YUSUF ZİYA GÖVCE
Doktora
Türkçe
2025
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER UYGUN
- Rotor dynamics analysis overhung rotor-bearing configuration
Konsol rotor-rulman konfigürasyonun rotordinamik analizi
KAYHAN KURUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN
- Antakya tarihi ticaret merkezi mekansal yapı değişim ve gelişim sürecinin kent ticaret merkezi planlamasına etkinliği
The Effectiveness of spatial structural chance and development period of the historical trade center of Antakya in the urban trade planning
NEVİN TURGUT
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Şehircilik ve Bölge PlanlamaGazi ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURCAN UYDAŞ
- 1950-1975 dönemi sosyal yapı değişiminin konut tasarımına etkisi Ankara-Kavaklıdere örneği
1950-1975 period effects of changes in social structure on planning of residences -Ankara, Kavaklıdere eraple
ADNAN AKSU