Büyük ölçekli çelik yapıların sezgisel optimizasyon yöntemleriyle optimum tasarımı

Sezgisel optimizasyon yöntemleri, doğa olayları, hayvanların sürü veya besin arama davranışı, fizik yasaları ve evrimsel süreçlerle optimizasyon problemleri arasındaki analojiyi esas almaktadır. Bu tez kapsamında, düzlem ve büyük ölçekli uzay çelik çerçevelerin optimum tasarımı için Jaya Algoritması (JA), cıvık mantar algoritması (SMA) ve hibrit cıvık mantar-Jaya algoritması (HSMJA) yöntemleri önerilmiştir. JA, en kötü çözümden uzaklaşma ve en iyi çözüme yaklaşma prensibine dayanan ve diğer birçok sezgisel optimizasyon yönteminden farklı olarak algoritmaya özgü parametreler içermeyen bir optimizasyon yöntemidir. SMA, soğuk ve nemli ortamlarda yaşayan tek hücreli Physarum Polycephalum adı verilen bir mantar türünün besin arama davranışından ve morfolojik değişimlerinden esinlenerek modellenmiş bir optimizasyon yöntemidir. Bu çalışmada, JA ve SMA'dan daha güçlü bir yöntem elde etmek amacıyla JA'nın hızlı yakınsama kapasitesi ve SMA'nın güçlü arama kabiliyeti bir araya getirilerek hibrit cıvık mantar-Jaya algoritması adı verilen (HSMJA) bir yöntem de geliştirilmiştir. Her üç yöntemin etkinliğini test etmek amacıyla literatürden alınan dört düzlem ve dört uzay çelik çerçevenin dayanım, deplasman ve enkesit-boyut sınırlayıcıları altında optimum tasarımı icra edilmiştir. Optimizasyon algoritmalarını ve formülasyonunu içeren ana program MATLAB programlama dilinde kodlanmıştır. Çelik çerçevelerin yapısal analizleri ise düzlem çelik çerçeveler için OPENSEES yapı analiz yazılımına, uzay çelik çerçeve sistemler için ise açık kaynak kodları (OAPI) kullanılarak SAP2000 yapı analiz yazılımına yaptırılmıştır. Büyük ölçekli uzay çerçevelerin optimum tasarımında yapı analiz süresi oldukça uzun zaman almaktadır. Hesaplama süresini azaltmak amacıyla optimum tasarım sürecinde yapı analizi yapılacak tasarımların aynı anda çevrim içi bir veri tabanından yardımcı bilgisayarlara dağıtıldığı paralel bir hesaplama yöntemi geliştirilmiştir. Bu paralel hesaplama yöntemi HSMJA'ya entegre edilerek paralel hibrid cıvık mantar-jaya algoritması adı verilen (PHSMJA) bir yöntem geliştirilmiş ve büyük ölçekli uzay çelik çerçevelerin optimum tasarımında kullanılmıştır. JA, SMA, HSMJA ve PHSMJA'nın farklı başlangıç popülasyonları için yapılan farklı icraları sonucunda elde edilen tasarımlar arasındaki en hafif tasarım ve bu tasarımın elde edilmesi için gereken yapı analiz sayısı tablolarda sunulmuştur. Ayrıca elde edilen tasarımlara ait ortalama ağırlık, standart sapma gibi istatistiksel veriler ve en kötü tasarıma ait ağırlık değeri de tablolarda sunulmuş ve literatürdeki diğer yöntemler ile karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda HSMJA ile, SMA, JA ve literatürdeki diğer yöntemlerden daha hafif tasarımlar elde edilebildiği kanıtlanmıştır. Ayrıca önerilen PHSMJA ile hesaplama süresinin JA ve SMA'ya kıyasla %83 ile %88 oranında azaldığı tespit edilmiştir.