Dairesel Gözenekli Petek Kirişlerin Harmoni Arama Yöntemi Kullanılarak Optimizasyonu

Abstract

Dairesel gözenekli petek kirişler 1987 yılı başlangıcından beri çelik yapılarda etkin bir yapı modeli olarak artan bir popüleriteye sahip oldular. Gelişmiş tasarımları; dayanım,derinlik, boyut ve dairesel boşlukların yerleri için kirişe benzer elemanlara oranla daha fazla esneklik sağlar. Dairesel gözenekli kirişler büyük açıklıkları rahat geçebilmek için birincil yada ikincil derecede olan döşeme kirişleri olarak kullanılırlar. Dairesel petek kirişlerde; kesim ve kaynaklama işleminden sonra kirişlerin gövdesinde oluşan dairesel boşluklardan rahatlıkla mekanik,elektrik ve su tesisatları geçirilebildiğinden dolayı kat yüksekliklerinin arttırılmasına gerek yoktur. Bu çalışmanın amacı; dairesel gözenekli çelik petek kirişlerin uygulanan yük kombinasyonu altında denemeye dayalı araştırma yöntemlerinden biri olan harmoni arama tekniği kullanılarak optimum boyutlandırılmasıdır. Dairesel gözenekli petek kirişlerin uygulanan yük altında boyutlandırılmasmda orjinal 1-kesitli profil, kirişin son boyu, dairesel boşluk çapı, boşluklar arası mesafe ve kiriş açıklığı boyunca boşluk sayısı seçimine gereksinim duyulur. Optimum boyutlandırma probleminde standart çelik kesit tablosundan sıcak haddelenmiş kiriş kesit sıra numarası, dairesel boşluk çapı ve kiriş açıklığındaki toplam boşluk sayısı tasarım değişkenleri olarak alınırlar. Tasarım sınırlayıcıları olarak deplasman kısıtlayıcısı, kiriş profilin esneklik kapasitesi, kiriş kesme kapasitesi, kiriş gövdesi esneklik ve burkulma kapasitesi, kirişin alt ve üst parçalarının vierendeel eğilme kapasitesi ve kirişin üst flanşında oluşabilecek bölgesel burkulma alınmıştır.

Cellular beams became increasingly popular as an effıcient structural form in Steel construction since their introduction in 1987. They have been used in över 3500 projects in över tvventy countries. Their sophisticated design and profıling process provides greater flexibility in beam proportioning for strength, depth, size and location o f circular holes. The main goal of manufacturing these beams is to increase overall beam depth, the moment of inertia and section modulus, vvhich results in greater strength and rigidity. Cellular beams can be used in a variety of applications. They are used as primary or secondary floor beams in order to achieve long spans and service integration. Cellular beams are used as roof beams beyond the range of portal-frame construction, and are the perfect solution for curved roof applications, combining weight savings vvith a low-cost manufacturing proccss. Since the 1950’s the high strength to vveight ratio o f castellated beams has been a desirable item to structural engineers in their efforts to design even lighter and more cost efficient Steel structures. Cellular beams invariably produce a more effıcient and economical solution tlıan castellated beams due to their flexible geometry. In this study the design problem cellular beams is as optimum design problem. The designation of I-Beam from vvhich cellular beam is to be produced, the celi diameter and the total number of cells along the beam is taken as design variables. Design constraints include the displacement limitations, overall beam flexural capacity, beam shear capacity, overall beam buckling strength, web post flexure and buckling, vierendeel bending o f upper and lovver tees, local buckling o f compression flange and practical restrictions betvveen celi diameter and the spacing betvveen cells. Solution of this combinatorial optimization problem is carried out using harmony search algorithm vvhich is one of the recent additions to stochastic search techniques