Çelik Çerçevelerin LRFD-AISC Şartnamesine Göre Parçacık Küme Optimizasyonu Yönetim Kullanılarak Optimum Boyutlandırılması

Abstract

Bu çalışmada çelik çerçeveler için parçacık küme optimizasyon yöntemini temel alan bir optimum tasarım algoritması sunulmaktadır. Parçacık küme optimizasyon yöntemi hayvanlarda rastlanan böcek kümelenmesi, kuş sürüleri ve balıkların toplu hareketleri gibi sosyal davranışlarının taklit edildiği bir sayısal optimizasyon tekniğidir. Sürü içindeki her bir birey optimum tasarım problemine aday bir çözüm ifade eder. İki boyutlu çelik çerçevelerin optimum tasarımının gereği olarak; yapı elemanlarının W profiline uygun olması, LRFDAISC tasarım şartnamelerindeki sınırlayıcıları sağlaması ve çerçevenin minimum ağırlığa sahip olması gerekmektedir. Bu amaçla burkulmayı da hesaba katan dayanım sınırlayıcıları göz önünde bulundurulmuş ve algoritmanın kolon ve kirişler için Amerikan Şartnamesindeki 272 kesit içerisinden seçim yapması sağlanmıştır. Her bir grup içindeki elemanlara aynı kesitin tayin edilebilmesi için eleman gruplandırılması yapılmıştır. Şartnamedeki sınırlayıcıları dikkate alarak minimum çerçeve ağırlığını hesaplayan bu algoritmanın etkinliği örnek problemlerle gösterilmiştir.

in this stüdy the optimum design problem of unbraced Steel framcs is formulated according to LRFD-AISC (Load and Resistance Factor Design, American Institute of Steel Construction » Design constraints incilide tlıe displacement limitations, inter-storey drift restrictions of multistorey frames, strcngth requiremcnts for beams and beam-columns. Furthermore, additional constraints are considered to satisfy practical requirements. These include three types of inequalities. The fırst type ensures that the flange width of the beam section at each beamcolumn connection of each storey is leşs than or equal to the flange width of column section. The second and third type of constraints are required to be incilided to make sure that the depth and the mass per meter of column section at each storey at each beam-column connection are leşs than or equal to width and mass ofthe column section at the Iower storey. The design problem tumş out to be discrete nonlinear programming problem. Particle swam optimization technique is employed to determine the optimum solution. The design algorithm developed selects optimum W sections for beams and columns of unbraced frame such that above constraints described are satisfied and the frame has the minimum weight. İt is notİced that particle swarm optimizer requires relatively leşs number of structural analysİs steps in obtaining the optimum solution compare to the other stochastic scarch techniques.