Benzetilmiş tavlama algoritması kullanılarak betonarme bir köprünün toplam maliyet optimizasyonu

Abstract

İnşaat projelerinin başarısını etkileyen en önemli etkenlerden biri olan yapım maliyeti öyle bir seviyeye çıkmıştır ki inşaat projelerinde bunun etkisini azaltmaya ihtiyaç duyulmuştur. Toplam yapım maliyetinin minimizasyonu, betonarme köprü inşaatlarının yüksek yapım maliyetlerinin azaltılmasına yardımcı olur. Yapım maliyetini minimize etmek için, uygun köprü açıklığının, açıklık sayısının, kiriş tipinin, kiriş adedinin, köprü ayak boyutlarının, köprü ayak adedinin, temel boyutlarının seçimini yapacak ve bunlarla birlikte diğer bütün köprü elemanlarını kapsayan toplam maliyeti tahmin edebilecek bir karar destek sisteminin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmanın amacı, köprü inşaat projelerinde uygulanabilir olan, köprünün optimum toplam maliyetini, optimum açıklık uzunluğunu, en uygun açıklık adedini ve köprü maliyetini en uygun hale getirilmesini sağlayan prototipi belirlemektir. Önerilen toplam yapım maliyetini optimize eden karar destek sistemi farklı açıklık uzunluklarını, farklı prekast I kiriş tipi alternatiflerini köprü projesinin optimum toplam maliyetini gerçekleştirebilmek için analiz edebilir. Maliyet optimizasyonunun süreç modeli, MATLAB programında tasarımı yapabilmek için ve optimum toplam köprü maliyetini tahmin etmek için kodlanmış ve geliştirilmiştir. Ele alınan köprü üstyapısı, köprü ayak başlığı üzerinde yer alan prekast I kirişler tarafından desteklenmektedir ve altyapı çoklu kolon ayaklarından ve dikdörtgen radye temelden oluşmaktadır. Bu çalışmada standard AASHTO prekast I kiriş tipleri kullanılmakta ve köprü ayak ve temelleri izin emniyet gerilmeleri tasarım metodu kullanılarak tasarlanmaktadır. Üstyapının minimum derinliği, I kiriş tipi, maksimum açıklık uzunluğu, aralığı ve çıkıntı genişlik sınırlamaları dikkate alınmalıdır. Benzetilmiş tavlama algoritması köprünün optimum tasarımı için kullanılmakta ve toplam yapım maliyeti en uygun kriter olarak alınmalıdır.Cost of construction is one of the critical success factors for construction project, which have gone up to a level that there is need to reduce its effect in construction projects. Overall construction cost minimization helps to reduce the high cost of construction in concrete bridge constructions. In order to minimize the construction cost, there is need to develop a decision support tool that is capable of selecting appropriate span length, number of spans, girder type, number of girders, pier sizes, number of piers, footing sizes and estimate their total cost including all other bridge elements. The purpose of this study is to determine the overall optimum cost of bridge, optimum span length, optimum number of span and a prototype bridge cost optimization decision support system, which is applicable to bridge construction projects. The proposed overall cost optimization decision support system can analyze different span lengths and different precast I-girder type alternatives in order to realize optimum cost of the bridge construction project. A cost optimization process model has been developed and coded in MATLAB computer program to perform the design and estimate the overall optimum cost of the bridge. The considered bridge superstructure is supported by precast I-girders resting on pier cap and the substructure is constituted by multicolumn piers and rectangular spread footings. Standard AASHTO precast I-girder types are used in this study and the piers and footings are designed by using allowable stress design method. Minimum depth of super structure, I-girder type, maximum span length, spacing and overhang width constraints are considered. A simulated annealing algorithm is used for the optimum design of the bridge and overall construction cost is taken as the optimality criteria.