Yapay arı koloni algoritması kullanılarak betonarme istinat duvarlarının optimum maliyet tasarımını etkileyen parametrelerin incelenmesi

Uygulamada yaygın kullanım alanı bulunan betonarme istinat duvarlarının analiz ve tasarımı, geoteknik mühendisliği ve yapı mühendisliğinin önemli problemlerindendir. Betonarme istinat duvarlarının stabilitesi değerlendirilirken, iç ve dış stabiliteye dayalı çok sayıda göçme modunun birlikte düşünülmesi gerekmektedir. Minimum maliyetli betonarme istinat duvarı tasarımı; dolgu özellikleri, temel zemini özellikleri ve duvar özellikleri gibi çok sayıda parametreden etkilenmektedir. Bu çalışmada, sağlam temel zeminine oturan istinat duvarlarının maliyeti üzerinde farklı dolgu içsel sürtünme açıları, sürşarj yükleri, duvar yükseklikleri ve duvarın ön kısmında oluşacak pasif dirençlerin etkilerinin ayrı ayrı ele alındığı toplam 500 optimizasyon problemi tanımlanmıştır. Bu problemlerin çözümü için, yapay arı koloni (ABC) algoritması kullanılarak minimum maliyetli istinat duvarı tasarımları elde edilmiştir. Çalışma sonucunda, her bir metrelik duvar yüksekliği artışının duvar maliyetini %31 ile %46 arasında arttırdığı tespit edilmiştir. Her 10 kPa’lık sürşarj yükü artışı maliyeti ortalama %12.7 arttırırken, dolgunun içsel sürtünme açısındaki artış duvar maliyetini %13.4 ile %18.9 arasında azaltmaktadır. Ayrıca, çalışma sonucunda, sağlam temel zemini koşullarındaki betonarme istinat duvarlarında, duvar önündeki pasif direncin duvar maliyeti üzerinde etkisinin olmadığı anlaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Optimum maliyet tasarımı, betonarme istinat duvarı, yapay arı koloni algoritması, parametre analizi.

PDF

___

Karaboga D., An Idea Based on Honey Bee Swarm Form Numerical Optimization, Technical Report TR06, Erciyes University, Turkey, 2005.
Sonmez M., Artificial Bee Colony Algorithm for Optimization of Truss Structures, Appl. Soft Comput., 11 (2), 2406-2418, 2011.
Ozturk H.T., Durmus A., Durmus A., Optimum Design of a Reinforced Concrete Beam Using Artificial Bee Colony Algorithm, Computers and Concrete, 10 (3), 295-306, 2012.
Ozturk H.T., Durmus A., Optimum Cost Design of RC Columns Using Artificial Bee Colony Algorithm, Struct. Eng. Mech., 45 (5), 643-654, 2013.
Garg H., Solving Structural Engineering Design Optimization Problems Using an Artificial Bee Colony Algorithm, J. Ind. Manage. Optim., 10 (3), 777-794, 2014.
Saribas A., Erbatur F., Optimization and Sensitivity of Retaining Structures, J. Geotech. Eng., 122 (8), 649-656, 1996.
Ceranic B., Fryer C., Baines R.W., An Application of Simulated Annealing to the Optimum Design of Reinforced Concrete Retaining Structures, Comput. Struct., 79 (17), 1569-1581, 2001.
Babu G.L.S., Basha B.M., Optimum Design of Cantilever Retaining Walls using Target Reliability Approach, Int. J. Geomech., 8 (4), 240-252, 2008.
Yepes V., Alcala J., Perea C., Gonzalez-Vidosa F., A Parametric Study of Optimum Earth-Retaining Walls by Simulated Annealing, Eng. Struct., 30, 821-830, 2008.
Ahmadi-Nedushan B., Varaee, H., Optimal Design of Reinforced Concrete Retaining Walls Using a Swarm Intelligence Technique, Proceeding of the First International Conference on Soft Computing Technology in Civil, Structural and Environmental Engineering, Civil-Comp Press, Scotland, 2009.
Ghazavi M., Bonab S.B., Optimization of Reinforced Concrete Retaining Walls Using Ant Colony Method, ISGSR 2011-Vogt, Schuppener, Straub and Bräu (Eds.), 297-305, 2011.
Ghazavi M., Salavati V., Sensitivity Analysis and Design of Reinforced Concrete Cantilever Retaining Walls Using Bacterial Foraging Optimization Algorithm, ISGSR 2011-Vogt, Schuppener, Straub and Bräu (Eds.), 307-314, 2011.
Kaveh A., Abadi A.S.M., Harmony Search Based Algorithms for the Optimum Cost Design of Reinforced Concrete Cantilever Retaining Walls, Int. J. Civ. Eng., 9 (1), 1-8, 2011.
Kaveh A., Behnam A.F., Charged System Search Algorithm for the Optimum Cost Design of Reinforced Concrete Cantilever Retaining Walls, Arabian J. Sci. Eng., 38 (3), 563-570, 2013.
Kaveh A., Khayatazad M., Optimal Design of Cantilever Retaining Walls Using Ray Optimization Method, Iran. J. Sci. Technol., Transactions of Civil Engineering, 35 (C1+), 261-274, 2014.
Camp C.V., Akin A., Design of Retaining Walls Using Big Bang–Big Crunch Optimization, J. Struct. Eng., 138 (3), 438-448, 2012.
Akin A., Aydogdu I., Optimum Design of Retaining Walls Using Adaptive Firefly Algorithm, International Civil Engineering and Architecture Symposium for Academicians, Geotechnical Engineering, 57-67, 2014.
Sheikholeslami R., Khalili B.G., Sadollah A., Kim J.H., Optimization of Reinforced Concrete Retaining Walls via Hybrid Firefly Algorithm with Upper Bound Strategy, KSCE J. Civ. Eng., 20 (6), 2428-2438, 2016.
Pei Y., Xia Y., Design of Reinforced Cantilever Retaining Walls Using Heuristic Optimization Algortihms, Procedia Earth Planet. Sci., 5, 32-36, 2012.
Khajehzadeh M., Taha M.R., Eslami M., Efficient Gravitational Search Algorithm for Optimum Design of Retaining Walls, Struct. Eng. Mech., 45 (1), 111-127, 2013.
Venkatramaiah C., Geotechnical Engineering, Third Edition, New Age International Publishers, 2006.
TS 7994-1990, Zemin Dayanma Yapıları; Sınıflandırma, Özellikleri ve Projelendirme Esasları, Türk Standardları Enstitüsü, 1990.
Das B.M., Principles of Foundation Engineering, Eighth Edition, Cengage Learning, 2016.
TS 500-2000, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Türk Standardları Enstitüsü, 2000.
Karaboga D., Basturk B., Artificial Bee Colony (ABC) Optimization Algorithm for Solving Constrained Optimization Problems, LNCS: Advances in Soft Computing: Foundations of Fuzzy Logic and Soft Computing, Vol: 4529/2007, 789-798, Springer- Verlag, 2007.
Karaboga D., Akay B., A Modified Artificial Bee Colony (ABC) Algorithm for Constrained Optimization Problems, Appl. Soft Comput., 11 (3), 3021-3031, 2011.
Akay B., Karaboga D., A Modified Artificial Bee Colony Algorithm for Real-Parameter Optimization, Information Sciences, 192, 120-142, 2012.
Deb K., An Efficient Constraint Handling Method for Genetic Algorithms, Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 186 (2-4), 311-338, 2000.
Bowles J.E., Foundation Analysis and Design, Fifth Edition, The McGraw-Hill Com, Inc., New York, 1996.
Caltrans, Bridge Design Specifications, Section 5-Retaining Walls, California Department of Transportation, Sacramento, California, 2004.