Multi-objective performance based design optimization of steel structures

Geleneksel kuvvet tabanlı tasarım standartlarına göre tasarlanan yapıların deprem performansları büyük farklılıklar gösterebilir. Bunun sebebi, deprem yüklerinin hesabının ve dağılımının, yapı elemanlarının rijitliklerinin ilk değerlerine bağlı olması ve deprem yükü azaltma katsayılarının tüm yapı elemanlarının aynı anda akmaya başlayacakları varsayımına dayanmasıdır. Son yıllarda, yapıların deprem performansını tahmin etme arayışı, mevcut yapıların performansını değerlendirmeye ve bu yapıların güçlendirilmesine yönelik kılavuzların geliştirilmesine olanak sağlamıştır (FEMA 273/356, ASCE/SEI 41). Öte yandan, hali hazırda yeni yapılar için performans tabanlı tasarım standardı bulunmamaktadır. Bunun esas sebebi, mevcut binaların deprem performansının değerlendirilmesi deprem tasarım parametrelerindeki sayısız değişkene bağlı olarak başlı başına zor bir iş iken, yeni bir yapının konvansiyonel yöntemlerle performans tabanlı tasarımının, tasarım başında tüm bu değişkenlere ek olarak yapı elemanlarının boyutları ve detaylandırmaları da belli olmadığından, pratik olarak neredeyse imkânsız olmasıdır. Optimizasyon yöntemleriyle her ne kadar performans tabanlı tasarım süreci otomatize edilebilse de optimizasyon süresince gereken doğrusal olmayan analiz yöntemleri hesaplama sürelerini oldukça uzatmaktadır. Bu çalışmada CCS adında, tasarım odaklı, yenilikçi bir optimizasyon tekniği geliştirilmiş ve geliştirilen bu tekniğin performansı bazı üstsezgisel algoritmalarla kıyaslanmıştır. Daha sonra geliştirilen bu teknikle optimize edilen kuvvet tabanlı ve performans tabanlı yapı tasarımlarının maliyet ve deprem performansları yönünden bir karşılaştırılması sunulmuştur. Son olarak pratik bir çok-amaçlı optimizasyon yaklaşımı kullanılarak, bu yapıların tasarım maliyeti ve deprem performansı arasındaki takas eğrileri oluşturulmuş, alternatif performans tabanlı tasarım çözümleri sunulmuştur. Sayısal sonuçlar, geliştirilen tekniğin hesaplama verimliliğini ortaya çıkarırken; çelik çerçeve yapıların performans tabanlı tasarım yaklaşımıyla -geleneksel kuvvet tabanlı tasarım yaklaşımına kıyasla- daha ekonomik ve öngörülebilir deprem performansına sahip bir şekilde tasarlanabileceğine işaret etmektedir.