Farklı tiplerde kolon-kiriş bağlantı noktalarına sahip rijit ve yarı-rijit çelik çerçevelerin stokastik arama yöntemleri kullanılarak optimum boyutlandırılması

Bu çalışmada, düzlemsel çelik çerçevelerin farklı tipte kolon-kiriş bağlantı tiplerine göre ağırlık optimizasyonu yapılmıştır. Çelik yapıların statik analizi kolon-kiriş birleşim noktaları, mafsal ya da tamamen rijit olarak kabul edilerek yapılır. Gerçekte bu birleşim noktalarındaki davranış ne mafsal ne de tamamen rijit bir davranıştır. Birleşim noktalarının davranışı bu iki davranış arasında olup, bu davranış kısmen önlenmiş ya da yarı rijit kolon-kiriş birleşimi davranışı olarak isimlendirilmektedir. Rijit birleşim davranışlarında kolon ve kiriş arasında her hangi bir dönmenin olmadığı, mafsallı birleşimde ise çok düşük moment değerlerinde bile dönmenin gerçekleşebildiği bilinmektedir. Yarı rijit bağlantılarda ise moment etkisi altında birleşimde bir miktar dönme ile birlikte, birleşimin moment aktarabileceğinden de söz etmek mümkündür. Böyle bir durumda, dönme nedeniyle birleşim noktasındaki yer değiştirme ve yatay yük nedeniyle yapıdaki P-? etkisi artış göstermektedir. Bu olay yapıdaki moment dağılımını etkilemektedir. Birleşim noktalarının gerçekte yarı rijit bir davranış gösterdikleri kabulü ile yapısal analizlerde bu durumun göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Birleşim noktalarında oluşabilecek olan dönme davranışı yapıda yaylar ile modellenmektedir ve birleşim noktalarının esnekliği de hesaba katılmalıdır. Literatürde belirtilen yarı rijit bağlantı tiplerinden; uç levhalı takviyeli, uç levhalı takviyesiz, alt ve üst başlık ve gövde korniyerli ve alın levhalı birleşim modelleri bu çalışmada ele alınarak, birleşim tiplerine göre yapıların ağırlıklarının değişimi araştırılmıştır. Öncelikle yapılar rijit düğüm noktası kabulüne göre, daha sonra yarı rijit bağlantı tiplerine göre modellenmiş ve yapı ağırlıkları karşılaştırılmıştır. Yapıların boyutlandırılması; AISC-LRFD (Amerikan Çelik Konstrüksiyon Enstitüsü - Yük ve Direnç Faktörü Tasarımı) şartnamesinin öngördüğü hususlar göz önünde alınarak yapılmıştır. Yapıda bulunan tüm kolon ve kirişler I (W) kesitli profiller arasından seçilmiştir. Şartnameye göre; dayanım, deplasman ve kolon-kiriş birleşimindeki geometrik uygunluk şartları göz önüne alınarak yapılan uygun çözümler arasından yapı ağırlığının en düşük olduğu profil kesitlerinin seçilmesi için; parçacık sürü ve av arama optimizasyon yöntemlerinden faydalanılmıştır. Doğadaki kuşlar, balık ve böcekler hayatta kalabilmek için sürüler halinde hareket etmektedirler. Örneğin kuşların yiyecek bulmak için bir sürü halinde hareket etmeleri, onlara daha kısa sürede istedikleri yiyeceğe ulaşma olanağı sağlamaktadır. Parçacık sürü optimizasyon yöntemi, kuş sürüsünün yiyecek ararken davranışını taklit eden bir arama tekniğidir. Kuşların yiyecek aramasına benzer şekilde, optimizasyon işlemi de yapılarda en düşük ağılığı sağlayacak olan kolon ve kirişlerin kesitlerini aramaktadır. Sürü içerisinde hareket eden her bir kuş, optimizasyon işlemi için uygun bir aday çözümü ifade etmektedir. Çalışmada kullanılan diğer bir optimizasyon tekniği olan av arama tekniği ise aslan ve kurt gibi av hayvanlarının, avlarını yakalayabilmeleri için geliştirdikleri stratejilerin izlenmesi ve bu davranışlarının taklit edilmeleri sonucunda ortaya çıkmış olan bir arama tekniğidir. Bu av hayvanlarının sürü halinde geliştirdikleri strateji kapsamında her bir avcının belirli bir görevi bulunmaktadır. Geliştirilen strateji ile hareket eden sürüler kendilerinden çok daha güçlü, hızlı veya büyük olan hayvanları mümkün olan en kısa sürede yakalayarak kendilerine yiyecek yapabilmektedirler. Av arama tekniğinde, avcı hayvanların her birisi problemin bir parçasının çözümüne karşılık gelir. Avcı hayvanların her birinin avının yakalama çabası ile optimum çözümün aranması benzeştirilmiştir. Amaç fonksiyonunu olarak yapı ağırlığının en düşük olduğu optimizasyon problemleri için, parçacık sürü tekniği ve av arama tekniğinde geliştirilen algoritmalar kullanılarak rijit ve yarı rijit bağlantı noktalarına sahip çelik çerçevelerin tasarımı yapılmıştır.