Lifli beton kullanılan betonarme yapıların meta sezgisel yöntemlerle maliyet optimizasyonu

Lifli beton yapılar, taşıma kapasitesini artırarak donatı ihtiyacını azaltmaktadır. Ancak, liflerin betona eklenmesi ek bir maliyet oluşturur. Bu nedenle, literatürde lif kullanımının maliyet açısından avantajlı olup olmadığı konusunda net bir bilgi bulunmamaktadır. Bu çalışmada, lifli ve lifsiz betonarme yapıların optimum maliyet üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, lifli betonarme sistemlerin optimum boyutlandırılmasını sağlayan iki program geliştirilmiştir. İlk program, lifli betonarme kirişlerin optimum boyutlandırmasını MATLAB ortamında yapabilmektedir. İkinci program ise lifli ve lifsiz betonarme çerçevelerin optimum boyutlandırılmasını VB.net programlama dili ile OAPI platform yardımıyla ETABS sonlu elemanlar programı ile senkronize şekilde gerçekleştirmektedir. Lifli betonun tasarımında, Fib Model Kod (2010) tarafından önerilen hesap yöntemi kullanılmıştır. Ayrıca, lifli betonun tasarımı için çatlak ağzı genişliği (CMOD) test verilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu test, EN 14651 standardına uygun olarak yapılmış ve çatlak ağız açıklığı deformasyonuna karşılık gelen çekmede eğilme değerleri elde edilmiştir. Elde edilen bu değerler, lifli beton tasarım esaslarında kullanılmıştır. Bu çalışmada, lifli ve lifsiz betonun yapılarda maliyet performansını karşılaştırmak amacıyla geliştirilen programlarda çerçeve tasarımı kullanılmıştır. Çerçeve tasarımında, yalnızca kiriş elemanları lifli olarak tasarlanmıştır. Bu tasarımların optimize edilmesi, ekonomik yapıların inşa edilmesine olanak sağlamaktadır. Optimum tasarım analizleri için yazılan lifli betonarme kiriş ve lifli ile lifsiz betonarme çerçeve tasarımı programlarında meta-sezgisel yöntemler kullanılmıştır. Kullanılan yöntemler arasında Yapay Arı Kolonisi Optimizasyonu (YAKO), Biyocoğrafya Tabanlı Optimizasyon (BTO), Ağaç Tohum Optimizasyonu (ATO) gibi performansı kanıtlanmış yöntemlerin yanı sıra Vahşi At Optimizasyonu (VAO) gibi yeni bir yöntem de bulunmaktadır. Hem VAO 'nun performansı, çeşitli mühendislik problemlerinde diğer optimizasyon yöntemleriyle karşılaştırılmış hem de özellikleri iyileştirilerek İyileştirilmiş Vahşi At Optimizasyonu (İVAO) geliştirilmiştir. Optimizasyon yöntemlerinin performanslarının kıyaslanabilmesi için yazılan ilk programda, tek açıklıklı kirişlerin yayılı yük altındaki farklı açıklıklara sahip örnekleri kullanılmıştır. İkinci programda ise iki boyutlu altı elemanlı çerçeve örneği ile referans alınmış iki boyutlu ve üç boyutlu betonarme çerçeve örnekleri kullanılmıştır. Çerçeve örnekleri üzerinde yapılan analizler, lifli tasarımın donatı miktarını azaltarak lifsiz tasarıma kıyasla daha ekonomik bir çözüm sunduğunu göstermektedir. Bu çalışma, özgün akademik yayınlara katkı sağlamasının yanı sıra inşaat sektöründe maliyet etkinliğini artırma açısından da önemli bir yere sahiptir.