Bir doğrultuda uzanan şerit temellerin Rao-1 optimizasyon algoritması ile tasarımı
Design of strip footings in one direction with Rao-1 optimization algorithm
Yazar: BERK DİKMENOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ZEKAİ ANGIN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Algoritmalar = Algorithms ; Optimizasyon = Optimization ; Taşıma gücü = Bearing capacity ; Şerit temeller = Strip footings

Özet:
Bir mühendislik yapısının yüklerini, taşıma gücü aşılmadan, kabul edilebilir oturmalarla emniyetli bir şekilde zemine aktaran yapı elemanlarına temel adı verilir. Temellerin tasarımı, üst yapıdan gelen yüklere, taşıyıcı elemanlara ve temelin altındaki zeminin parametrelerine bağlıdır. Mühendislerin yetkinlikleri ise mevcut kaynakları en verimli şekilde kullanma çabasına bağlıdır.
Bu çalışmamızda, bir doğrultuda uzanan şerit temellerin tasarımı, MATLAB programında, optimizasyon problemi olarak modellenmiş ve Rao-1 algoritması kullanılarak çözülmüştür. Tasarımda, TS 500 ve TBDY-2018 yönetmeliklerine uygun taşıma gücü ve betonarme hesabı yapılmıştır. Amaç fonksiyonu, şerit temel tasarımı için toplam maliyetin minimize edilmesi olarak tanımlanmıştır. Tasarım değişkenleri, en kesit boyutları ve donatı oranları olarak belirlenmiş, kısıtlar ise yönetmeliklerde yer alan geoteknik ve yapısal kısıtlardan alınmıştır. C25, C30, C35 ve C40 beton sınıflarına ait parametreler ile analizler yapılmıştır. Optimizasyon sonucu şerit temel tasarımının toplam maliyetinde %25-35 oranları arasında tasarruf sağlanmıştır. C25 beton sınıfı yerine C30, C35 ve C40 beton sınıflarının tercih edilmesi toplam maliyette sırasıyla %0,6, %2,5 ve %5 oranlarında artışa neden olmuştur. Sade bir yapıya sahip olan Rao-1 algoritmasının, şerit temel tasarımında ve birçok inşaat mühendisliği alanında etkin olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
The structures that transfer the loads of an engineering structure to the ground safely with acceptable settlements without exceeding the bearing capacity are called foundations. The design of the foundations depends on the loads from the superstructure, the load-bearing elements and the parameters of the ground under the foundation. The competencies of the engineers depend on the effort to use the available resources in the most efficient way. In this study, the design of strip footing in one direction was modeled as an optimization problem in the MATLAB program and solved using the Rao-1 algorithm. In the design, bearing capacity and reinforced concrete calculations were made in accordance with TS 500 and TBDY-2018 regulations. The objective function was defined as minimizing the total cost for strip footing design. The design variables were determined as cross-section dimensions and reinforcement ratios, the constraints were taken from the geotechnical and structural constraints in the regulations. Analyzes were made with the parameters of C25, C30, C35 and C40 concrete classes. As a result of the optimization, 25-35% savings were achieved in the total cost of the strip foundation design. When C30, C35 and C40 concretes were used instead of C25 concrete, it caused an increase in the total cost by 0,6%, 2,5% and 5%, respectively. It has been concluded that the Rao-1 algorithm, which has a simple structure, can be used effectively in strip footing design and in many civil engineering fields.