Practical optimum design of structural systems via modern metaheuristic algorithms suffers from enormously time-consuming structural analyses to locate a reasonable design. This study is an attempt to reduce the computational effort of optimization process involved in real-life applications through development of alternative techniques to the existing computationally expensive methods. Basically two main approaches are considered as (i) investigating the algorithmic structure of the existing metaheuristics and enhancing their performances in sizing optimization problems (ii) developing new design-driven optimization techniques based on the principles of structural mechanics. In the first approach enhanced reformulations of modern metaheuristics are developed and tested using real-life instances. Furthermore, an upper bound strategy is proposed wherein non-improving candidate designs are identified and excluded from the structural analysis stage, diminishing the total computational effort.In the second approach a guided stochastic search (GSS) technique is developed wherein the search direction is determined by the principle of virtual work and response computations of the generated designs. In the GSS, the information provided in the structural analysis and design check stages are utilized for handling strength constraints. Moreover, the principle of virtual work is used to detect the most effective structural members for satisfying displacement constraints. The optimum sizing of a structure is then performed where both strength and displacement criteria are taken into account for reduction of the member sizes along the way the aforementioned constraints are handled. The numerical results indicate the computational efficiency of the proposed techniques in sizing optimization of steel skeletal structures.

Modern metabulgusal yöntemlerle yapı sistemlerinin optimum tasarımları, makul sayılabilecek bir çözümün ancak çok sayıda yapısal analiz gerçekleştirilerek ulaşılabilmesi açısından son derece zaman alıcı bir işlemdir. Bu çalışmada amaç, mevcut pahalı hesaplama yöntemlerine alternatif olarak, gerçek hayattaki yapıların optimum tasarımları için gereken hesap yükünü azaltacak yeni ve alternatif yöntemler geliştirmektir. Bu doğrultuda genel olarak şu iki temel yaklaşım takip edilmektedir: (i) mevcut metabulgusal yöntemlerin algoritmik yapılarının incelenerek bu tekniklerin optimum boyutlandırma problemlerindeki performanslarının geliştirilmesi, (ii) yapı mekaniği prensiplerini kullanarak çalışan tasarım odaklı yeni optimizasyon tekniklerinin geliştirilmesi.İlk yaklaşımda modern metabulgusal yöntemler yeniden formüle edilip gerçek hayat uygulamaları kullanılarak test edilmiştir. İlaveten, bu yöntemlerdeki toplam hesap yükünü azaltmak açısından; optimizasyon işlemi boyunca denenen kötü tasarımların tespit edilerek yapı analizi aşamasından hariç tutulmasını sağlayan `üst sınır stratejisi` isimli bir yaklaşım önerilmektedir. İkinci yaklaşımda ise, arama yönünü virtüel iş prensipi ve optimizasyon boyunca oluşturulan tasarımların tepki hesaplamalarını kullanarak belirleyen GSS isimli bir rehberli stokastik arama tekniği geliştirilmiştir. GSS'de yapısal analiz ve tasarım kontrol aşamaları boyunca elde edilen bilgiler, oluşturulacak tasarımların mukavemet sınırlayıcılarını düzenlemek için kullanılmaktadır. Öte yandan, virtüel iş prensipi deplasman sınırlayıcılarının sağlanması açısından en etkin elemanların belirlenmesi için kullanılmaktadır. Buna göre, bir yapının optimum boyutlandırılması mukavement ve deplasman sınırlayıcılarının bahsi geçen yöntemler kapsamında ele alınarak yapı eleman kesitlerinin azaltılması suretiyle gerçekleştirilmektedir.Sayısal sonuçlar çelik iskelet yapılarının optimum boyutlandırma işleminde önerilen tekniklerle elde edilecek hesap verimliliğini ortaya koymaktadır.