EVRİMSEL VE TOPOLOJİ OPTİMİZASYON YÖNTEMİ İLE EĞİLMEYE ÇALIŞILAN BOŞLUKLU KİRİŞLERİN BOYUT ANALİZİ

Abstract

Dünyanın hızla artan nüfusuna paralel olarak üretimin de artması da kaçınılmazdır. Üretimin artması ile birlikte özellikle büyük şehirlerde üretim tesislerinin sayısının artmasının yanında bu tesislerin büyüklükleri de artmaktadır. Sanayileşmenin yanında artan nüfusa paralel olarak barınma yerlerinin daha yüksek ve daha büyük açıklığa sahip olması kaçınılmazdır. Zaman ilerledikçe bu yüksek ve geniş açıklığa sahip üretim, barınma ve sosyokültürel yerlerin inşasında kullanılan çelik elemanların ekonomiklik faktörü de göz önünde bulundurularak kullanılmasına önem verilmektedir. Bu gün gelişen ve gelişmekte olan ülkelerde büyük açıklık ve yüksekliğe sahip binaların taşıyıcı sistemlerinde kullanılan çelik elemanların ekonomiklik seviyesini arttırmak için petek kirişler kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı klasik petek kirişlerin üretildiği ı profilleri evrimsel topolojik optimizasyon uygulayarak taşıma kapasitesi daha yüksek ve bunun yanında ağırlığı daha az olacak şekilde optimal göz boşluğunun şekil ve açıklığını belirlemektir. Elde edilen optimal göz şekil ve açıklığının etkileri, tasarlanan evrimsel topolojik optimizasyonunun, sonlu elemanlar yöntemi ile standart ı profile uygulanması ile elde edilmiş olup, yine sonlu eleman yöntemi ile elde edilen optimal göz şekil ve açıklığa sahip optimal kiriş ile piyasada yaygın olarak kullanılan kirişlerin gerilim ve deplasman analizleri yapılarak karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma; optimal kirişin ağırlık/taşıma kapasitesinin yaygın kullanılan petek kirişlere göre daha yüksek olduğunu ortaya koymuştur. Topoloji optimizasyonu ile alışageldik petek kiriş geometrisi değişime uğramış ve de mukavimlik artmıştır.

It is inevitable that production will increase in parallel with the increasing demand of the world's rapidly increasing population. Along with the increase in production, the number of production facilities in major cities also increases and their size increases. In parallel with the growing population, it is inevitable that the places of welfare have higher and greater clearance As time progresses, it is emphasized that steel elements used in production, accommodation and socio-cultural places with high and wide clearance should be taken into account in consideration of economy factor. In today's developing and developing countries perforated beams are used to increase the economical level of the steel elements used in the bearing systems of buildings with large openings and heights. The aim of this study is to determine the optimal shape and clearance of the web openings in order to both increase the carrying capacity and decrease the weight of classic perforated beams by using evolutionary topological optimization technique. The effects of the optimal shape and web openings has been obtained by the application of the evolutionary topological optimization through finite elements method, and then the obtained optimal beam has been compared with widely used perforated beams in the market by using stress and displacement analysis. The designed beam was seemed to have more advantages then the widely used ones in industry with a less weight and higher carrying capacity. With the topology optimization, the usual classic perforated beams' geometry has been changed and stiffness was improved.