KOMPOZİT ÇELİK I-KİRİŞ KÖPRÜLERİN SEZGİSEL ALGORİTMA TEKNİKLERİYLE OPTİMUM TASARIMI

Abstract

Bu çalışmada, kompozit çelik I-Kiriş köprülerin tasarımını gerçekleştirmek için iki aşamadan oluşan etkin bir optimum tasarım yaklaşımı sunulmaktadır. İlk adımda, köprü tasarımcıları tarafından benimsenen analiz yöntemleri irdelenmiştir. ÇizgiselKiriş analiz yöntemi ile çözümlerde, tesir çizgileri ve en elverişsiz yükleme durumları altında çözümler yapılarak karşılaştırılmıştır. Hareketli yük dağıtma katsayılarının Çizgisel-Kiriş analiz sonuçlarına uygulanması ile CSiBridge ve SAP2000 yazılım sonuçlarına yeterli bir hassasiyetle yaklaşılmıştır. Çelik köprü sistemlerinde analize katılan sabit ve hareketli yük hesaplamaları ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Tasarıma esas olan Dayanım1 durumu için Çizgisel-Kiriş ve SAP2000-Bridge 3D kesin analiz sonuçları arasındaki hata oranının kabul edilebilir olduğu görülmüştür. Çelik I-Kiriş köprü üst yapısının kompozit olması durumu AASHTO LRFD Şartnamesine göre üç aşamalı olarak incelenmiş ve gerçekçi bir analiz ve tasarım sağlanmıştır. Tez çalışmasının ikinci adımında optimum tasarım algoritması için VB.Net ortamında, SAP2000 API fonksiyonlarıyla genel amaçlı bir yazılım geliştirilmiştir. Optimum tasarımı gerçekleştirmek amacıyla, sezgisel algoritmalar arasında en etkin olan armoni arama yöntemi yazılıma uyarlanmıştır. Çalışmada belirlenen en uygun armoni parametreleriyle en iyi tasarımlar elde edilmiştir. Gerilme ve sehim gibi etkin sınırlayıcılarla birlikte, AASHTO LRFD Şartnamesinin sınırlayıcıları da göz önüne alınarak armoni arama tekniği ile optimum tasarım problemi kurulmuştur. Geliştirilen Armoni Arama algoritmasının uygunluğunu göstermek üzere, MS-EXCEL ÇÖZÜCÜ'de mevcut olan Doğrusal Olmayan GRG ve Açılım yöntemi ile de problemler çözülmüş ve elde edilen sonuçlar armoni arama yöntemi sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Çelik I-Kiriş köprülerin optimum tasarım işleminde sehim sınırlayıcısının etkin belirleyici olduğu görülmüştür.

In this study, an efficient optimum design approach consisting of two stages is presented to realize the design of composite steel I-Girder bridges. In the first step, the analysis methods adopted by the bridge designers are examined. Line-Girder analysis method is used to analyze the solutions under the influence lines and most unfavorable loading conditions. With the application of the moving load distribution coefficients to the line-girder analysis results, the results of CSiBridge and SAP2000 software are approached with sufficient precision. Fixed and moving load calculations are analyzed in detail in steel bridge systems. It was found that the error rate between Line-Girder and SAP2000-Bridge 3D exact analysis results is acceptable for the case of the Strength I. Composite steel I-Girder bridge superstructure is examined in three stages according to AASHTO LRFD Specification. In this way a realistic analysis and design is provided. In the second step of the thesis study, a general purpose software was developed on the VB.Net platform with the SAP2000 API functions for the optimum design algorithm. In order to realize the optimum design, the most effective harmony search method among the heuristic algorithms is adapted to the software. The best designs were obtained with the most appropriate harmony parameters determined in this study. With the effective limiters such as stress and deflection, optimum design problem has been established with harmony search technique considering the limiters of AASHTO LRFD specification. In order to demonstrate the suitability of the developed Harmony Search Algorithm, the problems were solved with the Nonlinear GRG and Evolutionary method available in MS-EXCEL SOLVER and the results obtained were compared with the results of the harmony search method. It was found that deflection limiter was effective determinant in optimum design of steel I-Girder bridges.