Bina ve köprü tipi yapılarda pasif yapısal kontrol sistemlerin sezgisel algoritmalar ile optimizasyonu
Citation
Çerçevik, A. E. (2019). Bina ve köprü tipi yapılarda pasif yapısal kontrol sistemlerin sezgisel algoritmalar ile optimizasyonu. [Yayımlanmamış yüksek lisans tezi]. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi.Abstract
Depreme dayanıklı yapı tasarımı için son dönemde pasif kontrol sistemleri yaygın
olarak kullanılmaktadır. Özellikle pasif kontrol sistemleri ile sismik performansı artırılan
yapılar amaçları sebebiyle hassas cihazlar içeriyorsa, depremin oluşturduğu
titreşimlerden ayrıca korunmalıdır. Servis hizmetlerinde bir aksama oluşmaması gereken
binaların ve köprülerin pasif kontrol sistemlerinin tasarımları oldukça hassas yapılmalıdır.
Çalışma kapsamında bu hassas analizleri yapmak için doğadan esinlenilmiş 5 farklı
sezgisel algoritma kullanılmıştır. Öncelikle sismik izolasyonlu binalar ve köprülerdeki
optimum sismik izolasyon parametrelerin bulunması için, karga arama algoritması
(CSA), balina algoritması (WOA) ve gri kurt algoritması (GWO) kullanılmıştır. Bu
kapsamda, sismik izolasyonlu bir kayma çerçevesi modeli ve köprü ayağı modeli ele
alınmıştır. Amaç, izolatör deplasman limitlerinin aşılmadan en düşük tepe/üstyapı
ivmesini veren izolasyon sisteminin belirlenmesidir. Çalışmanın sonraki bölümünde
viskoz sönümlü duvarlarının optimum yerleşimi için sezgisel algoritmalar kullanılmıştır.
Viskoz sönüm duvarlarının doğru yapı açıklıklarına yerleşimindeki hassasiyet yapı sismik
performansını doğrudan etkilemektedir. Bu sebeple viskoz sönüm duvarlarını yapıda en
uygun pozisyonlara yerleştirerek en az sayıda viskoz sönüm duvarı kullanmak için yarasa
algoritması (BA) ve yusufçuk algoritmasından (DA) yararlanılmıştır. Viskoz sönüm
duvarı optimizasyonunda kat ivmeleri ve göreli kat ötelemeleri limit olarak belirlenmiştir.
Optimizasyon işlemleri için Matlab programı, yapısal analiz için ise SAP2000 ve Etabs
programları kullanılmıştır. İki programın ortak çalışması için açık uygulama
programlama arayüzünden (OAPI) yararlanılmıştır. Yapısal analizler zaman tanım
alanında yakın ve uzak saha etkilere sahip gerçek deprem kayıtları kullanılarak doğrusal
ve doğrusal olmayan yöntemlerle yapılmıştır. Sezgisel algoritmalar kullanarak önerilen
yöntemlerle optimum sismik izolasyon parametreleri ve minimum viskoz sönüm duvarı
için optimum pozisyonlar belirlenmiştir Passive control systems are widely used for earthquake resistant structure design.
Passive control systems, not only to improve the seismic performance of structural
systems but also to protect the vibration-sensitive equipment. The design of passive
control systems in buildings and bridges should be made elaborately to avoid any
interruption in their service. In this study, 5 different nature-inspired metaheuristic
algorithms were used to perform such sensitive design for passive control systems. Firstly,
crow search algorithm (CSA), whale algorithm (WOA) and grey wolf algorithm (GWO)
were employed to find the optimum isolation parameters of seismic isolated building and
bridge substructure. In this context, the analytical model of a seismic isolated shear frame
model and bridge substructure were developed. The aim is to obtain isolation system
parameters that result the minimum roof / superstructure acceleration without exceeding
the predefined isolator displacement and isolation damping limits. Metaheuristic
algorithms were used for the optimal positions of viscous wall dampers in the next section.
The number of viscous wall dampers, as well as their positions in the building, spans
directly affects its seismic performance. Bat algorithm (BA) and dragonfly algorithm
(DA) were adopted to achieve the minimum number of viscous wall dampers by placing
the viscous wall dampers in the most suitable positions of the building. Floor accelerations
and inter-story drift ratios were used as limits for the optimization of viscous wall
dampers. The Matlab program was used for optimization operations together with the
SAP2000 or Etabs program for structural analysis. The open application-programming
interface (OAPI) was employed for the two programs to work together. Time history
analyses were conducted using recorded near- and far-fault earthquake ground motions
by linear and nonlinear methods. Optimum seismic isolation parameters and optimum
positions for minimum number of viscous wall dampers were determined by using
metaheuristic search algorithms.