BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ

Mehmet Kurt; Esra Mete Güneyisi; Kasım Mermerdaş

doi:10.17780/ksujes.1443578

EN TR

ULTIMATE CAPACITY PREDICTION OF ELLIPTICAL SECTION COLUMNS IN COMPRESSION AND BENDING BY SOFT COMPUTING METHODS

Abstract

In recent years, there has been a growing interest in the use of elliptical profiles as having high strength and being as hot-rolled or cold-formed. Elliptical sections provide superiority with their minor and major axis properties as well as their aesthetic features. In this study, by using soft computing methods such as gene expression programming and artificial neural network, numerical models were developed to estimate the load carrying capacity of elliptical columns under compression and bending. For this, training and testing of the models were conducted using experimental data from the existing literature. Nine different variables were utilized, namely, buckling axis, eccentricity in the y and z directions, large and small outer diameters of the section, wall thickness, yield and tensile strength of the steel and column length. The proposed models were statistically examined. Moreover, the robustness and repeatability of the proposed models were analyzed in comparison with actual experimental data; for the testing data set, it was observed that the correlation coefficient for the gene expression programming model was 0.84 while that for the artificial neural network model was 0.99.

Keywords

BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ

Abstract

Son yıllarda hem yüksek mukavemeti hem de sıcak veya soğuk haddelenmiş olarak bulunması sebebiyle, eliptik profillerin kullanımına yönelik ilgi artmaktadır. Eliptik kesitler içsel estetik özelliklerinin yanı sıra küçük ve büyük eksen özelliklerine sahip olmaları ile avantaj sağlamaktadırlar. Sunulan çalışmada esnek hesaplama yöntemlerinden gen ekspresyonu programlama ve yapay sinir ağları yöntemleri kullanılarak, basınç ve eğilme etkisindeki eliptik kesitli çelik boru profilden oluşturulmuş kolonlarının maksimum yük taşıma kapasitelerinin tahmini için sayısal modeller geliştirilmiştir. Bu amaçla, mevcut literatürdeki deneysel veriler kullanılarak modellerin eğitimi ve doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Araştırmada kullanılan eliptik kolonlar, küçük ve büyük eksenleri dikkate alınarak dışmerkezli ve merkezi eksenel yük altında eğilme burkulması testine tabi tutulmuştur. Modellemede dokuz farklı değişken kullanılmıştır. Bunlar burkulma ekseni, y ve z yönlerindeki dışmerkezlik değeri, kesitin büyük ve küçük dış çapları, cidar kalınlığı, çeliğin akma dayanımı, çekme dayanımı ve eleman boyudur. Elde edilen bu modeller istatistik açıdan irdelenmiştir. Ayrıca, önerilen modellerin güvenilirliği ve tekrarlanabilirliği gerçek deneysel verilerle karşılaştırılmalı olarak analiz edilmiş; önerilen gen ekspresyonu programlama modeli ile deneysel veriler arasında korelasyonun test veri kümesi için 0,84 olduğu, diğer taraftan yapay sinir ağları modeli için ise bu değerin 0,99 olduğu görülmüştür.

Keywords

References

Chan, T.M., & Gardner, L. (2008a). Bending strength of hot-rolled elliptical hollow sections. Journal of Constructional Steel Research, 64(9), 971–86. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2007.11.001
Chan, T.M., & Gardner, L. (2008b). Compressive resistance of hot-rolled elliptical hollow sections. Engineering Structures; 30(2), 522–32. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2007.04.019
Chan, T.M., & Gardner, L. (2009). Flexural buckling of elliptical hollow section columns. ASCE, Journal of Structural Engineering, 135(5), 546-557. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000005
Corus (2006). Celsius 355 Ovals, Corus Tubes—Structural & Conveyance Business, Corby, U.K.
D’Aniello, M., Güneyisi, E.M., Landolfo, R. & Mermerdaş, K. (2014). Analytical prediction of available rotation capacity of cold-formed rectangular and square hollow section beams. Thin-Walled Structures, 77(April), 141-152. https://doi.org/10.1016/j.tws.2013.09.015
D’Aniello, M., Güneyisi, E.M., Landolfo, R. & Mermerdaş, K. (2015). Predictive models of the flexural overstrength factor for steel thin-walled circular hollow section beams, Thin-Walled Structures, 94(September), 67-78. https://doi.org/10.1016/j.tws.2015.03.020
Ferreira, C. (2001). Gene expression programming: a new adaptive algorithm for solving problems. Complex Systems, 13(2), 87-129. https://doi.org/10.48550/arXiv.cs/0102027
Gardner, L., Chan, T.M. & Abela, J.M. (2011). Structural behaviour of elliptical hollow sections under combined compression and uniaxial bending. Advanced Steel Construction, 7(1), 86–113. https://doi.org/10.18057/IJASC.2011.7.1.6

Gardner, L., & Chan, T.M. (2007). Cross-section classification of elliptical hollow sections. Steel and Composite Structures, 7(3), 185–200. https://doi.org/10.12989/scs.2007.7.3.185
Gardner, L., Chan, T.M., & Wadee, M.A. (2008). Shear response of elliptical hollow sections. Proceedings of the Institution of Civil Engineers -Structures and Buildings, 161(6), 301–309.
Goldberg, D. (1989). Genetic Algorithms in search, optimization and machine learning. MA: Addison-Welsley.
İpek, S., & Güneyisi, E.M. (2022) Application of Eurocode 4 design provisions and development of new predictive models for eccentrically loaded CFST elliptical columns, Journal of Building Engineering, 48, 103945. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103945
Koza, J.R. (1992). Genetic programming: On the programming of computers by means of natural selection. MIT Press.
Law, K.H., & Gardner, L. (2013). Buckling of elliptical hollow section members under combined compression and uniaxial bending. Journal of Constructional Steel Research, 86(July), 1-16. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2013.03.008
Levenberg, K. (1944). A method for the solution of certain non-linear problems in least squares. Quarterly of Applied Mathematics, 2, 164–168. https://www.jstor.org/stable/43633451.
Nowzartash, F., & Mohareb, M. (2009). Plastic interaction relations for elliptical hollow sections. Thin-Walled Structures, 47(6–7), 681–691. https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.11.010
Ruiz-Teran, A.M., & Gardner, L. (2008). Elastic buckling of elliptical tubes. Thin-Walled Structures, 46(11), 1304–1318. https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.01.036
Theofanous, M., Chan, T.M., & Gardner, L. (2009). Flexural behaviour of stainless steel oval hollow sections. Thin-Walled Structures, 47(6–7), 776-787. https://doi.org/10.1016/j.tws.2009.01.001
Wasserman, P.D. (1989). Neural Computing Theory and Practice. Van Nostrand Reinhold Co., New York, USA. Vinuela-Rueda, L., & Martinez-Salcedo, J. (2006). Steel structure and prestressed façade of the new terminal building, Hormigon Acero, 239(1), 71–84.
Yang, H., Lam, D., & Gardner, L. (2008). Testing and analysis of concrete-filled elliptical hollow sections. Engineering Structures; 30(12), 3771– 3781. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2008.07.004
Zadeh, L.A. (1994). Soft-computing and fuzzy logic. IEEE Software, 11(6), 48–56. https://doi.org/10.1109/52.329401
Zhang, Z., & Friedrich, K. (2003). Artificial neural networks applied to polymer composites: a review. Composites Science and Technology, 63(14), 2029–2044. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(03)00106-4
Zhao, X.L., & Packer, J.A. (2009). Tests and design of concrete-filled elliptical hollow section stub columns. Thin-Walled Structures, 47(6–7), 617–628. https://doi.org/10.1016/j.tws.2008.11.004
Zhao, X.L., Lu, H., & Galteri, S. Tests of elliptical hollow sections filled with SCC self-compacting concrete. In 2007, 5th International Conference on Advances in Steel Structures, Singapore, Research Publishing Services, Singapore, 950–955.
Zhu, Y., & Wilkinson, T. Finite-element analysis of structural steel elliptical hollow sections in pure compression. In 2006 11th International Symposium on Tubular Structures, Québec City, Canada, Taylor & Francis, London, 179–186.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Structural Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Mehmet Kurt
0009-0001-3150-0564
Türkiye

Esra Mete Güneyisi ^*
0000-0002-4598-5582
Türkiye

Kasım Mermerdaş
0000-0002-1274-6016
Türkiye

Publication Date

September 3, 2024

Submission Date

February 28, 2024

Acceptance Date

May 14, 2024

Published in Issue

Year 2024 Volume: 27 Number: 3

DOI

https://doi.org/10.17780/ksujes.1443578

IZ

https://izlik.org/JA77MR97ZD

Cite

RIS / Bibtex

APA

Kurt, M., Güneyisi, E. M., & Mermerdaş, K. (2024). BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 27(3), 985-998. https://doi.org/10.17780/ksujes.1443578

AMA

1.Kurt M, Güneyisi EM, Mermerdaş K. BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ. KSU J. Eng. Sci. 2024;27(3):985-998. doi:10.17780/ksujes.1443578

Chicago

Kurt, Mehmet, Esra Mete Güneyisi, and Kasım Mermerdaş. 2024. “BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 27 (3): 985-98. https://doi.org/10.17780/ksujes.1443578.

EndNote

Kurt M, Güneyisi EM, Mermerdaş K (September 1, 2024) BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 27 3 985–998.

IEEE

[1]M. Kurt, E. M. Güneyisi, and K. Mermerdaş, “BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ”, KSU J. Eng. Sci., vol. 27, no. 3, pp. 985–998, Sept. 2024, doi: 10.17780/ksujes.1443578.

ISNAD

Kurt, Mehmet - Güneyisi, Esra Mete - Mermerdaş, Kasım. “BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 27/3 (September 1, 2024): 985-998. https://doi.org/10.17780/ksujes.1443578.

JAMA

1.Kurt M, Güneyisi EM, Mermerdaş K. BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ. KSU J. Eng. Sci. 2024;27:985–998.

MLA

Kurt, Mehmet, et al. “BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 27, no. 3, Sept. 2024, pp. 985-98, doi:10.17780/ksujes.1443578.

Vancouver

1.Mehmet Kurt, Esra Mete Güneyisi, Kasım Mermerdaş. BASINÇ VE EĞİLME ALTINDAKİ ELİPTİK KOLONLARIN TAŞIMA KAPASİTELERİNİN ESNEK HESAPLAMA YÖNTEMLERİ İLE TAHMİNİ. KSU J. Eng. Sci. 2024 Sep. 1;27(3):985-98. doi:10.17780/ksujes.1443578