Perdeli Betonarme Yapı Sistemlerinin Genetik Algoritma İle Optimum Tasarımı

Abstract

Bu çalışmada perdeli betonarme yapı sistemlerinin Genetik Algoritma Yöntemi yardımıyla maliyet optimizasyonu yapılmaktadır. Perde boyutları tasarım değişkenleri olarak alınmakta ve yapının toplam malzeme maliyetini minimize eden perde boyutları aranmaktadır. 1 Ocak 1998 tarihinde yürürlüğe giren “Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik” ve “TS 500” de perde boyutları ve donatı ile ilgili koşullar kısıtlama olarak alınmaktadır. Optimizasyon probleminin çözümünde yapıyı oluşturan diğer taşıyıcı sistem eleman boyutlarının ise, kısıtlama koşullarını sağlayacak şekilde önboyutlandırma yapıldıktan sonra sabit kaldığı kabul edilmiştir. Yapıların statik ve betonarme hesapları yapılırken taşıyıcı sisteme ait elemanların boyutları mühendislik yeteneği, kazanılmış tecrübe ve sezgiye dayanılarak önceden tayin edilir. Uygulamada, taşıyıcı sistem elemanları yönetmeliğin bütün şartlarını sağlamakla beraber sayısız farklı şekilde boyutlandırılabilir. Bununla beraber, bu tasarımların pek çoğu en ekonomik çözümden oldukça uzaktır ve bir optimizasyon yönteminin kullanımını gerekli kılmaktadır. Betonarme yapıların maliyet minimizasyonu için optimizasyon yöntemi olarak Genetik Algoritma’nın kullanıldığı bu çalışmada sayısal uygulamaların çözümü için, iki ve üç boyutlu yapısal sistemlerin minimum maliyet tasarımı için gerekli olan optimum perde boyutlarını belirleyen bilgisayar programları geliştirilmiştir. Örneklerin çözümünde, minimize edilmek istenen maliyet fonksiyonu beton ve donatıyı içermekte, nakliye, işçilik ve kalıp maliyetleri dikkate alınmamaktadır.

In this work, a cost optimization has been done for reinforced concrete structural systems by Genetic Algorithm Method. In the optimization problem the shear-wall dimensions has been considered as design variables and it has been aimed at searching the optimum shear-wall dimensions that minimize total material cost of building. The constraints of structural optimisation problem are constructed according to the requirements of the reinforced concrete specification so-called as “TS 500” and the new seismic code of Turkey which is put into effect on 1998. The dimensions of the other structural members are considered constant after they are predesigned for the most unfavorable case. The standart structural design procedure requires the predetermination of the dimensions of load carrying members that is generally based on designer’s engineering skill, experience and intiution In practical design applications, final dimensions are usually selected as one of the most suitable ones among numerous design selections that satisfy the regulations. However, the most of these design alternatives may generally be far away from being the most economical design solution which could only be found by a more elaborated optimization procedure. Genetic Algorithm Approach has been used as an optimisation method for the cost minimization of reinforced concrete structures in this thesis. Several computer programs are also developed for determining the optimum shear-wall dimensions for the minimum cost design of two or three dimensional structural systems. The proposed algorithm minimizes structural cost including the cost of concrete and the reinforcement where the costs dealing with transportation, workmanship and formwork prices are not included.