Dış destek sistemli rijit ve yarı rijit yüksek katlı düzensiz çelik yapıların zemin yapı  etkileşimi de dikkate alınarak optimum tasarımı
Optimum design of rigid and semi-rigid high-rise irregular steel structures with outriggers considering soil structure interaction
Yazar: BETÜL ÜSTÜNER
Danışman: PROF. DR. ERKAN DOĞAN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, yüksek katlı çelik çerçeve yapıların minimum ağırlık optimizasyonu, rijit ve yarı rijit sistemler için dış destekli ve yapı-zemin etkileşimli modeller kullanılarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında, yapıların farklı yük kombinasyonları altında optimize etmek amacıyla metasezgisel algoritmalar kullanılmıştır. Bal porsuğu optimizasyon (HBA) ve Kaya kartalları optimizasyon (AO) gibi yeni algoritmaların etkinliği araştırılmış, bu algoritmalar daha önce başarılı sonuçlar veren Gri Kurt Optimizasyon (GWO) Algoritması ile karşılaştırılmıştır. Algoritmalar MATLAB ortamında kodlanmış ve SAP2000 yazılımında modellenen 17, 24 ve 30 katlı düzensiz çelik çerçeve yapıların analizlerinde uygulanmıştır. MATLAB ile SAP2000 programları, Açık Uygulama Arayüz Programı (OAPI) aracılığıyla entegre edilmiştir. Her iterasyonda algoritmalar tarafından belirlenen kesitler SAP2000'e aktarılmış, analizler gerçekleştirilmiş ve yapı ağırlığı optimize edilmiştir. Yarı rijit çerçeve modellerinde kolon kiriş bağlantı noktalarının esnekliği dikkate alınmış, bu sayede daha gerçekçi sonuçlar elde edilmesi amaçlanmıştır. Yapı-zemin etkileşimi de modele entegre edilerek zemin etkisinin yapı davranışına katkıları incelenmiştir. Sunulan tasarım algoritması, LRFD-AISC (Yük ve Direnç Faktörü Tasarımı, Amerikan Çelik Yapı Enstitüsü) şartnamelerine uygun olarak, çelik çerçeve üyeleri için kesitleri seçmek üzere geliştirilmiştir. Şartnamede yer alan dayanım sınırlayıcıları ve deplasman sınırlayıcıları ile geometrik sınırlayıcılar tasarım kısıtlayıcıları olarak, algoritmaya dahil edilmiştir. Bu tez çalışması yüksek katlı çelik çerçevelerin optimize edilmesi sürecinde metasezgisel algoritmaların etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
In this thesis study, the minimum weight optimization of high-rise steel frame structures is observed using outrigger and structure-soil interaction models for rigid and semi-rigid systems. The study employs metaheuristic algorithms to optimize of structures under various load combinations. The effectiveness of new algorithms, such as the Honey Badger Optimization (HBA) and Aquila Optimization (AO), is investigated and compared with the Grey Wolf Optimization (GWO) Algorithm, which has previously demonstrated successful results. These algorithms are coded in MATLAB and applied to the analysis of 17-story, 24-story, and 30-story irregular steel frame structures modeled in SAP2000 software. MATLAB and SAP2000 programs are integrated through the Open Application Programming Interface (OAPI). At each iteration, the cross-sections determined by the algorithms are transferred to SAP2000, analyses are conducted, and the structural weight is optimized. In the semi-rigid frame models, the flexibility of column-beam connections is considered to achieve more realistic results. The soil structure interaction is also integrated into the model, enabling the investigation of the contribution of soil effects to structural behavior. The proposed design algorithm is developed to select cross-sections for steel frame members in accordance with the LRFD-AISC (Load and Resistance Factor Design, American Institute of Steel Construction) specifications. Strength, displacement, and geometric constraints specified in the standard are incorporated into the algorithm as design limitations. This thesis highlights the effective use of metaheuristic algorithms in the optimization process of high-rise steel frames.