Çelik kule yapıların gerilme yığılması etkisi altında parçacık sürü optimizasyonu ve ateş böceği algoritması ile optimum tasarımı
Optimum design of steel tower structures under the effect of stress concentration with particle swarm optimization and firefly algorithm
Yazar: ELİF YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. MUSA ARTAR
Bayburt Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Ateşböceği algoritması = Firefly algorithm ; Gerilme yığılmaları = Stress concentration ; Optimizasyon = Optimization ; Parçacık sürü optimizasyonu = Particle swarm optimization

Özet:
Çelik yapılara olan rağbet gün geçtikçe artmaktadır. Çelik yapıların betonarme yapılara göre maliyeti yüksektir. Bu nedenle daha az maliyetle çelik yapı üretmek gerekmektedir. Son yıllarda yapay zekaya dayalı optimizasyon teknikleri gün geçtikçe artmaktadır. Mühendislik problemlerinin çözümünde de kullanılan yapay zeka maliyeti düşürerek optimum sonuç vermektedir. İmalat sonrası çekme çubuklarında meydana gelebilecek yorulmaya veya malzeme kusurlarına (parçalardaki boşluklar, eleman üzerindeki ani kesit değişikliği, çentik veya delik gibi sebepler) bağlı olarak malzeme sürekliliği bozulabilmektedir. Malzeme sürekliliğinin bozulduğu noktalarda gerilmeler normal değerinden uzaklaşıp maksimum seviyeye ulaşmaktadır. Bu durum gerilme yığılması olarak adlandırılmaktadır. Gerilme yığılmasının ortaya çıktığı elemanlarda gerilme durumu karmaşık olabilmektedir. Bu karmaşıklığı sadece basit eğilme ya da basınç, basit burulma ve basit eğilme yöntemleri ile çözmek mümkün olmayabilir. Bu durumda gerilme yığılması faktörü olan K katsayısı hesaplara dahil olmaktadır. Bu çalışmanın amacı farklı yıllarda geliştirilen sezgisel iki algoritmanın optimizasyon işlemi üzerindeki etkinliğini test etmektir. Bunun için sezgisel optimizasyon algoritmalarından 1995 yılında geliştirilen parçacık sürü optimizasyonu (PSO) ve 2009 yılında geliştirilen ateş böceği algoritması (FFA) kullanılmıştır. Optimizasyon işlemi için literatürde farklı algoritma teknikleri ile optimize edilmiş 25 elemanlı, 72 elemanlı ve 582 elemanlı uzay kafes kule yapıları ile 52 elemanlı düzlem kafes kule yapısı kullanılmıştır. Optimizasyon işleminde bulunan sonuçlar bu örneklerin farklı algoritma teknikleri ile optimize edildiği çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Daha sonra en yüksek gerilme kapasitesine sahip elemanda çentik olduğu düşünülerek bu elemana ait gerilme değeri gerilme yığılması katsayısı K ile çarpılıp optimizasyon işlemi yeniden yapılmış ve sonuçlar tablolarla sunulmuştur.
Anahtar kelimeler: Optimizasyon, parçacık sürü optimizasyonu, ateş böceği algoritması, gerilme yığılması, çelik kule.

Abstract:
The demand for steel structures is increasing day by day. Steel structures are more expensive than reinforced concrete structures. For this reason, it is necessary to produce steel structures with less cost. In recent years, optimization techniques based on artificial intelligence have been increasing day by day. Artificial intelligence, which is also used in the solution of engineering problems, provides optimum results by reducing the cost. Material continuity may be impaired due to fatigue or material defects (cavities in the parts, sudden cross-section changes on the element, notches or holes) that may occur in the tension elements after manufacturing. The stresses deviate from their usual value and reach their maximum in locations where the material's continuity is disrupted. This situation is called stress concentration. The stress state can be complex in elements where stress concentration occurs. It may not be possible to solve this complexity with only simple bending or compression, simple torsion and simple bending methods. In this case, the stress concentration factor K is included in the calculations. The aim of this study is to test the effectiveness of two heuristic algorithms developed in different years on the optimization process. For this, particle swarm optimization (PSO) developed in 1995 and firefly algorithm (FFA) developed in 2009 were used among the heuristic optimization algorithms. For the optimization process, 25-element, 72-element and 582-element space truss tower structures and 52-element plane truss tower structures optimized with different algorithm techniques in the literature were used. The results of the optimization process were compared with the studies in which these samples were optimized with different algorithm techniques. Then, considering that the element with the highest stress capacity has a notch, the stress value of this element is multiplied by the stress concentration factor K and the optimization process is done again, and the results are presented in tables.
Keywords: Optimization, particle swarm optimization, firefly algorithm, stress concentration, steel tower.