Kompozit döşeme sistemlerin jaya algoritması kullanılarak optimizasyonu
Optimization of composite floor systems using jaya algorithm
Yazar: İBRAHİM ÖZADIKTİ
Danışman: DOÇ. DR. ZEKERİYA AYDIN
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme döşemeler = Reinforced concrete slabs ; Donatılı beton = Reinforced concrete ; Geniş açıklıklı yapılar = Wide span buildings ; Metasezgiseller = Metaheuristics ; Yapay zeka = Artificial intelligence ; Yapı optimizasyonu = Structural optimization ; Çelik kirişler = Steel beams ; İnşaat mühendisliği = Civil engineering

Özet:
Bu tez, metasezgisel bir optimizasyon yaklaşımı olan Jaya algoritmasını kullanarak, çelik-beton kompozit döşemeler üzerinde bir optimizasyon çalışması sunmaktadır. Çalışmada, başlıklı çelik ankrajlar ile birlikte çalışması sağlanmış, çelik I profili ve beton döşemeden oluşan tek açıklıklı (basit mesnetli) kompozit döşemeler incelenmektedir. Çelik-beton kompozit döşemelerin yapısal tasarımı için Çelik Yapıların Tasarım Hesap ve Yapım Esasları (2016) yönetmeliği esas alınmıştır. Bu yönetmeliğe bağlı olarak, optimizasyon probleminin sınırlayıcıları olarak, yapım aşamasında kompozit olmayan döşemenin dayanımı, kompozit döşemenin dayanımı, sistemde meydana gelen bütün sehimlerin değerlendirilmesinin yanı sıra çelik ankrajların dayanım ve yerleşimine ilişkin kriterler dikkate alınmaktadır. Amaç fonksiyonu, kompozit döşemenin maliyeti olarak hesaplanmış olup, bu fonksiyon beton döşeme, çelik kiriş ve çelik ankrajların maliyetini içermektedir. Optimum çözüme ulaşmak için çalışmada tasarım değişkenleri olarak beton dayanımı, beton kalınlığı, çelik kiriş profil kesiti, çelik kiriş ara mesafeleri, çelik ankraj çapı ve bir kirişteki çelik ankraj sayısı olmak üzere altı farklı değişken alınmıştır. Optimizasyon için, Jaya algoritmasını kullanan ve yapısal boyutlandırma aşamalarını içeren bir yazılım kodlanmıştır. Hazırlanan yazılım ile gerçek kompozit döşeme uygulama projelerinden ve akademik literatürden alınan örneklerin optimizasyonu gerçekleştirilerek, elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmaların tam uyum içinde olabilmesi için karşılaştırma yapılan probleme bağlı olarak hazırlanan yazılımdaki sınırlayıcılarda ilgili problemdekilere benzer şekilde uyarlanmıştır. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda Jaya algoritması kullanılarak çelik-beton kompozit döşemelerin başarılı bir şekilde optimize edilebildiği görülmüştür. 

Anahtar Kelimeler: Kompozit Döşeme, Optimizasyon, Metasezgisel Algoritmalar, Jaya Algoritması, Çelik Yapılar

Abstract:
This thesis presents an optimization study on steel-concrete composite floors using the Jaya algorithm, which is a metaheuristic optimization approach. In this study, single-span (simply supported) composite slabs consisting of steel I profile and concrete slab, which are made to work together with capped steel anchors, are examined. For the structural design of steel-concrete composite floors, the Regulation on the Design, Calculation and Construction Principles of Steel Structures (2016) is considered. Depending on this regulation, the constraints of the optimization problem are the strength of the non-composite slab during construction, the strength of the composite slab, the evaluation of all deflections occurring in the system, as well as the criteria for the strength and placement of the steel anchors. The objective function is calculated as the cost of the composite floor, which includes the cost of the concrete slab, steel beam, and steel anchors. In order to reach the optimum solution, six different parameters, namely concrete strength, concrete thickness, steel beam profile section, steel beam spacing, steel anchor diameter, and number of steel anchors in a beam were taken as design variables in the study. For the optimization, a software that includes structural sizing steps is coded using the Jaya algorithm. The results obtained were compared by optimizing the samples taken from real composite flooring application projects and academic literature using the prepared software. In order for these comparisons to be fully compatible, the constraints in the software are adapted similarly to the ones in the related problem, depending on the problem being compared. As a result of the comparisons, it has been seen that steel-concrete composite floors can be successfully optimized using the Jaya algorithm.

Keywords: Composite Floor, Optimization, Metaheuristic Algorithms, Jaya Algorithm, Steel Structures