LEE- Deprem Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19256

Gözat

Dynamic response of partially saturated sands under foundations

(Graduate School, 2021-09-09) Viand Seyedi, Seyed Mohsen ; Bayat Eseller, Esra ; 802142003 ; Earthquake Engineering

The liquefaction or softening of the foundation soils and the potential vulnerability of existing buildings on liquefiable soils continues to be of major concern to the public because it has repeatedly caused severe damages to buildings with shallow or heavy foundations during earthquakes, such as 1967 Niigata (Japan), 1999 Adapazari (Turkey), 2010 Maule (Chile) and the 2011 Christchurch (New Zealand) earthquakes. The liquefaction of soils leads to a decrease in the effective stress and a consequent degradation in the associated shear strength and stiffness. When the excess pore pressures are built up to initiate full liquefaction (near-zero effective stress state) beneath the foundations, significant deformations such as excessive settlements, tilting and shifting of overlying buildings can occur. An urgent need exists to develop costeffective liquefaction mitigation measures that can be easily and widely used for buildings founded on a liquefiable soil. In recent years, some researchers have been investigating liquefaction mitigation techniques, through series of laboratory tests that involve the artificial introduction of air/gas bubbles and creating partially saturated zones in the liquefiable soil deposits. These techniques intend to prevent the occurrence of liquefaction by increasing the compressibility of the pore fluid with the generation of some amount of air/gas in the fully saturated sand, thus basically, by transforming the sand into partially saturated state. Also, some physical model tests have been conducted to study the liquefaction behavior of partially saturated soils in free field and under foundations. The research, particularly investigating the response of shallow foundations rested on these soils, has suggested that the liquefaction potential of liquefiable soils and relevant building settlements significantly decrease by the reduction of degree of saturation. Although there are many studies in the literature for liquefaction response analysis of fully or partially saturated sands and building movements resting on these sands, performance-based earthquake engineering requires improved procedures to give a deep and more realistic insight into the field. This thesis includes the initial research tasks of a TÜBİTAK funded project (No: 213M367) titled ''Dynamic Response of Sands Mitigated by IPS (Induced Partial Saturation) under New and Existing Structures''. The primary goal of this thesis is numerically modelling of partially saturated sands in free field and under foundations and to determine how much partial saturation should be induced in liquefiable areas. It uses a novel technique to reduce degree of saturation of fully saturated sands that is called Induced Partial Saturation, IPS. This thesis also will indicate how accurate the RuPSS (a novel model to predict excess pore water pressure ratio in partially saturated sands) empirical model is in predicting the liquefaction response of remediated sites by IPS. In this due, the application of IPS technique in tackling the liquefaction damages in free field and under foundations will be examined and modelled in this thesis. The main goals of this thesis can be listed as below: 1) An exhaustive literature review was done to collect almost all of the studies that involve reduction in the degree of saturation and creation of partially saturated zones in the liquefiable soil deposits. 2) A hypothesis has been made in the proposal of the thesis regarding the excess pore pressure generation (during the shaking phase) and its dissipation (during the post shaking phase) along with the settlement of free field and foundations. Its accuracy will be evaluated in the thesis through the numerical models and validations with studies available in the literature. 3) Analysis of the behaviour of fully and partially saturated sands under cyclic loadings considering different soil parameters through numerical modelling and comparison of the numerical analysis results in FLAC3D software with the experimental data available in the literature. 4) Analysis of the behaviour of fully and partially saturated sands under earthquake records in free fields and under foundations considering different soil parameters through numerical modellings in FLAC3D software. 5) There is a key parameter required in numerically modelling the partially saturated sands that is called air-water mixture bulk modulus, Kaw. According to the literature review, there is a well known equation for predicting Kaw. It will be shown that this equation equation is not very accurate in predicting a proper value for Kaw for soils with degrees of saturation below 80% or for partially saturated sands mitigated by IPS against liquefaction. Proposing an alternative empirical function to predict Kaw of partially saturated sands for using in numerical modellings will be the fourth task. The proposed function will be examined through comparison of numerical analysis results with those obtained from experimental test results in the literature. 6) A parametric study on the liquefaction analysis of fully and partially saturated sands in free field and under foundations in PLAXIS2D software. Results were presented in terms of excess pore pressure generations and dissipations and also the settlement responses both in free field and under foundations. 7) Finally, according to the obtained results and comprehensive literature review performed in this thesis, it is was concluded that there are some gaps in the field of partial saturation application in both experimental and numerical studies. Those gaps were listed and discussed in detail to pave the way of finding topics of research for the future studies. The researchers and engineers will benefit by using the outcomes and proposed models of this thesis in their research or in real case projects to analyze the dynamic response of partially saturated sands naturally existing in nature. Also, the mathematical predictive models that will be developed in this thesis will not only be used in the implementation of IPS, but also in the estimation of liquefaction responses in partially saturated sands existing under buildings. Besides contributions in science and engineering, the ultimate goal of this thesis is to help the safety of our society. The best outcome of this thesis will be to provide opportunities for the IPS technique to be implemented in liquefiable areas selected in Turkey and determination of partial saturation needed to improve the liquefiable zones.
Numerical analysis of monopile foundations for offshore wind turbines

(Graduate School, 2021-10-05) Massah Fard, Maryam ; Erken, Ayfer ; Erkmen, Bülent ; 802142009 ; Earthquake Engineering

The high worldwide concern for renewable energy resources and the great privilege of seas and oceans for the wind power supply is the point that is no longer hidden among the new generation research. The EU (European Union) capacity is predicted to grow to 150 GW by 2030. Fast growth of offshore wind farms all around the world specifically among EU countries and also newly quake-prone areas of Adriatic, Spain, US (Pacific Coast, Gulf of Mexico), and Japan, makes it significant to learn more about both superstructure and substructure parts of these complex systems. To properly evaluate the effects of environmental loads on the performance of offshore wind turbines (OWTs), soil-pile-structure coupled effects need to be considered. Monopiles are the most common type of foundations for these structures, and as OWT monopile foundations are large diameter piles, it seems that current design methods that are defined for slender and small diameter piles are not appropriate for them. The other important factor is that these methods are mostly applicable for offshore oil and gas industry projects with limited number of load cycles and are not capable of considering liquefaction possibility. While OWTs are the structures that sustain extreme cycles of loading, liquefaction is a phenomenon that should be investigated in detail as it is so critical for the performance of the pile foundations under cyclic sea-wave loads. In the current research, numerical dynamic analysis of an offshore wind turbine based on a monopile foundation is carried out during cyclic sea-wave actions and seismic motion that may lead to liquefaction in the soil domain surrounding the pile foundation due to the cyclic stresses induced by the pile displacements by using the open-source program, OpenSees. The effects of foundation properties such as monopile diameter and its embedment depth and sea-wave characteristics like period, sea-water depth, duration, and level of dynamic loads on the performance of the system are investigated. The outcomes in terms of deformations, excess pore water pressure, and internal forces are presented and discussed. Findings give a more reliable evaluation of the dynamic performance of the offshore wind turbines monopile foundations and liquefaction susceptibility in the surrounding soil medium under cyclic sea-wave loads. In this regard, for the investigation of the problem in more detail, six chapters are considered for the explanation of the system specifications, the OWT system, its foundation, loading procedure, and equations for the environmental loads. Chapter 1 contains the introduction, purpose of the study, and explanation about the categorization of the problem within the chapters. General information about the OWT system, OWT foundation, loading procedure, environmental loads, and methodology followed by specified equations, design guidelines and standards, liquefaction phenomenon, and literature review studies of the previous researchers close to the subject of the thesis is explained in Chapter 2. In the present study, the effects of different parameters on the performance of the OWT system by considering the soil-monopile-OWT structure interaction by using the Finite Element (FE) open-source program, OpenSees, are investigated. In this regard, modeling of the surrounding soil and the obtained soil constitutive model in the analysis is one of the main steps of FE modeling. For this purpose, Chapter 3 is mainly about the soil modeling definition. Elastic-plastic modeling of the soil is explained in more detail in this chapter. First, general information about different soil constitutive models and the equations for the dynamic motion, are defined after the general specification explanation. UCSD soil constitutive model (developed by University of California, San Diego) considered in the present study is defined in more detail by the presentation of the equations, and calibration of the soil constitutive model through laboratory tests. At the end of this chapter, verification of this soil model is done by using cyclic simple shear test data of different researchers and simulation of the cyclic simple shear test through the FE program. The results of the numerical modeling of a problem are more reliable while verification studies of the numerical modeling are done. In this regard, Chapter 4 presents verification studies of the OWT system by considering both superstructure and substructure sections, and the results are compared with the available ones from the literature review studies in specified graphs. Chapter 5 demonstrates the main OWT system selected for the present research after doing all the preliminary analyses and getting certain and reliable results from the verification studies. Effects of different properties for the monopile foundation, seismic motion, and sea-wave cyclic loads are investigated in this chapter and the results are categorized in tables and graphs. As the duration of the cyclic sea-wave loads (number of cycles) is observed as one of the main factors in liquefaction possibility, it is investigated in more detail by performing some detailed simulations of the problem. In this regard, back analysis of the OWT problem is performed by using the results from the FE modeling of the OWT problem and cyclic triaxial test simulation for the soil element in different depth values from the seabed surface. The summary of the conclusions for all the analyses and the future studies related to this subject are explained in Chapter 6. According to the presented results, a large diameter monopile foundation rotates about the tip more like a rigid body with limited values for the pile lateral deformation. Increasing the diameter of the foundation under the same sea-wave loading duration makes monopile stiffer, leading to less lateral displacement for the pile, and lower excess PWP ratio and shear strain in the surrounding soil. The soil response as the excess pore water pressure ratio and shear strain values decrease for larger diameter foundations while they behave in an increasing trend over time. This performance makes it essential to study the effect of the duration of the cyclic load for investigation of the OWT system. This factor is evaluated and presented in the current study in more detail. The duration of the cyclic load is concluded as an important factor for the evaluation of the performance of the OWT system during its life span mainly under large numbers of cyclic sea-wave loads. After the duration, the sea-water depth is a significant factor especially more effective than the duration for the monopile foundation behavior. The maximum values for the deformation of the monopile foundation are achieved during the case with higher sea-water depth. By comparing the results through the sole application of the sea-wave load and the coupled application of the sea-wave and earthquake loads, the response of the surrounding soil is more affected by the seismic motion. The shear strain approaches high rates during the coupled application of loads, and the pore water pressure approaches high amounts by applying the earthquake loads. Based on the numerical analyses, liquefaction is possible in the soil surrounding the offshore wind turbine by applying the prescribed earthquake and the sea-wave load simultaneously. This performance confirms the significant role of the earthquake motion for the performance of the soil surrounding the offshore wind turbine in seismic-prone areas.
TBDY 2018'e göre sismik yalıtımlı yapının tasarlanması

(Deprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Enstitüsü, 2021-10-28) Albaş, Murat Yalçın ; Çağlayan Özdemir, Pınar ; 802171223 ; Deprem Mühendisliği ; Earthquake Engineering

Türkiye Alp-Himalaya deprem kuşağında yer almaktadır ve ülkemizin yüz ölçümünün neredeyse yarısı birinci derece deprem kuşağındadır. Ayrıca ülkemizdeki nüfusun yarısından fazlası aktif deprem fayları üzerinde kurulan şehirlerde yaşamaktadır. Bu sebeplerden dolayı ülkemizde depreme dayanıklı yapı tasarımı konusu oldukça önemlidir. Ülkemizdeki olan büyük depremler araştırıldığında, bu depremler sonucu çok sayıda can ve mal kaybı yaşandığı, yapıların büyük hasar aldığı ve çoğunun depremden sonra kullanılamaz hale geldiği görülmüştür. Depremlerin sebep olduğu can ve mal kayıplarını, göçen veya kullanılamaz hale gelen yapıların sayısını en aza indirebilmek için yapıların depreme dayanıklı şekilde tasarlanması çok önemlidir. Depreme dayanıklı yapı tasarımında birçok yöntem vardır ve bunların en etkili sonuç verenlerinden birisi de sismik izolasyon yöntemidir. Sismik izolasyon yönteminde temel amaç yapı ile yapının oturduğu zemin arasına sismik yalıtım birimleri yerleştirip yapının periyodunu arttırarak, deprem etkisinden dolayı yapıya etkiyen kuvvetleri en aza indirmektir. Bu tez çalışmasında sismik izolasyonun tarihçesi, sismik izolasyon tekniği ile inşa edilen yapılar, sismik izolasyon tekniğinin teorik esasları, günümüzde kullanılan yalıtım birimi çeşitleri ve izolatörlerin mekanik özelliklerinden bahsedilip, örnek bir uygulama yapılmıştır. Örnek uygulamada sismik izolasyonun yapı üzerindeki etkilerini göstermek amacıyla 4 katlı konut binasının inşa edileceği yer belirlenmiş ve bu yere göre AFAD veri tabanından elde edilen spektral veriler kullanılarak tasarımda kullanılacak olan yatay elastik tasarım spektrumları oluşturulmuştur. Bir sonraki adımda ise bölgede daha önce gerçekleşmiş olan bir depremin parametreleri (faya uzaklık, kaynak mekanizması vs.) kullanılarak 11 adet deprem kaydı PEER veri tabanı vasıtasıyla seçilmiştir. Daha sonra sabit temelli modelin titreşim analizi yapılarak yapı hâkim periyodu elde edilmiştir. Yapıda kullanılacak kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım biriminin ön tasarımı yapılarak, modellemede kullanılacak yalıtım birimi parametreleri elde edilmiş ve modeller bu veriler ışığında oluşturulmuştur. Ardından yalıtımlı modellerin modal analizi yapılarak yapı hâkim periyotları belirlenmiştir. Yapı hâkim periyotları kullanılarak uygun genlik aralıklarında seçilen deprem kayıtları ölçeklenmiş olup, ölçek çarpanları her iki doğrultuda aynı olacak şekilde kayıtlara etkitilmiştir. Son olarak tüm modellerin zaman tanım alanında doğrusal olmayan yöntem kullanılarak dinamik analizi yapılmış ve elde edilen sonuçlar grafikler üzerinden karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen sonuçlar göstermiştir ki sismik yalıtım uygulaması yapıya etki eden kuvvetleri, ivmeleri ve yapı deplasmanlarını olumlu yönde etkilemiştir. Ayrıca depreme dayanıklı yapı tasarımında sismik yalıtım birimlerinin kullanılabileceği anlaşılmıştır.
Deprem etkisinde taban yalıtımlı bina tasarımı ve makine öğrenmesi algoritmalarıyla deplasman doğruluklarının tespiti

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Karakaya, Ahmet ; 731292 ; Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

İnsanoğlu, yüzyıllar boyunca yüksek sayıda can ve mal kaybına neden olan depremin meydana getirdiği dinamik etkilerden korunmanın yollarını aramıştır. Bu etkilerden korumayı düşündükleri ilk alanlar ise içerisinde yaşadıkları konutları olmuştur. Çoğunluğu aktif fay bölgeleri içerisinde bulunan ülkemizde ise can ve mal kaybının önlenmesi adına depreme dayanıklı ve sürekli kullanımı hedefleyen tasarım yöntemlerinin önemi gün geçtikçe artmaktadır. Özellikle, merkez üssü Gölcük olan 17 Ağustos 1999 depreminden sonra, bu konu ile ilgili standartların ve yönetmeliklerin güçlendirilmesi ve uygulamada alınan önlemlerin artması, ülkemiz adına bu konuda atılmış en önemli adımlardan birkaçı olmuştur. Bu çalışma, dört katlı bir binanın, tabanına yerleştirilen on altı adet kurşun çekirdekli kauçuk deprem yalıtım birimiyle birlikte, deprem etkisi altında taban yalıtımlı olarak tasarlanmasını içermektedir. Ayrıca, aynı binaya beş yüz yetmiş beş farklı özelliğe sahip olan kurşun çekirdekli kauçuk deprem yalıtım biriminin uygulanmasıyla birlikte, TBDY 2018'e göre en büyük deprem yer hareketi seviyesi altında, alt ve üst limitlerinin ortalaması ile elde edilen deplasman değerlerinin sonucu olarak oluşturulan veri tabanıyla, altı farklı makine öğrenmesi algoritması çalıştırılmış, başarı oranları tespit edilmiş ve algoritmalar da kendi aralarında karşılaştırılmıştır. Bu çalışmadaki amaç, farklı özelliklere sahip bir yalıtım birimi türünün, aynı özellikteki bir binaya uygulandığında, oluşabilecek deplasman değerinin hızlı bir şekilde tespiti ve yaklaşık bir fikir vermesidir. Bu tez çalışması, dört bölümden oluşmaktadır.
Relationship between the seismic resistance capacity and the expected total life-cycle environmental impact of an RC building

(Graduate School, 2022) Oruç, Mehmet ; Yazgan, Ufuk ; 708481 ; Earthquake Engineering Programme

The operational emissions that occur during the use of the buildings and the embodied emissions that occur after the construction of the buildings are substantial. Buildings are responsible for a significant part of the total energy-related carbon emissions. All life cycle stages need to be considered in order to calculate environmental impacts in buildings. Life Cycle Assessment (LCA) is a methodology used to determine the environmental impacts of a product or service over its lifetime and to identify the processes that cause these impacts. Life cycle assessments for a product include all stages from the extraction of the raw material to the disposal or recycling of the product. Many studies have been conducted on embodied and operational emissions in the assessment of the environmental impact of buildings. In addition, it is a very innovative and meaningful approach to consider the seismic damage that the building will receive throughout its life. While evaluating the life cycle results, the calculation of the losses due to the repairs related to seismic damage will also increase the reliability of the results. The expected losses associated with seismic damage can be obtained by integrating the seismic hazard at the site with the fragility curves representing the capacity of the building. As a result, expected life cycle environmental impact can be assessed by considering both the potential seismic damage during the building lifetime as well as the initial impact caused while constructing it. This thesis presents an approach that evaluates the total life cycle environmental impact depending on the ductility class choosen while designing the structure. The behavior factors provided in codes depend on the ductility level. The study reveals relationship between the ductility class considered in the design and the expected total life cycle environmental impact of the building. The purpose of this thesis is to find an answer to making logical choices in terms of environmental impacts while choosing the ductility class. The case study building is a 6 story residential building with reinforced concrete structural walls. The detailing of the case study building was made based on 3 alternative approaches all of which were complying with Turkish Building Earthquake Code (TBEC, 2018) regulations. A different finite-element model was developed for each design approach. One of the models represented the design that corresponds to limited ductility design. The behavior factor R was set equal to 4 and the building was detailed to have a high resistance capacity. Other two models were designed according to the provisions for high ductility. The behavior factor R was set equal to 7 in the design of these two models. The difference among these two models were related to the reinforcement content in the walls. One model was designed to have a higher reinforcement content and strength capacity compared to the other. Basically, considered set of models represented the alternative design strategies that can be utilized by the engineer while designing the same building.
Hiperbolik betonarme soğutma kulesi tasarımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Öner, Merve ; Darılmaz, Kutlu ; 710342 ; Deprem Mühendisliği Bilim Dalı

Hiperbolik soğutma kuleleri büyük miktarlarda suyun soğutulmasını sağlayan yapılardır. Bu sistemler termik santrallerde, petrol rafinerilerinde, nükleer enerji ve elektrik santralleri gibi endüstriyel tesislerde kullanılırlar. Tesis içerisinde ısınan suyun kule içerisinde soğutularak tekrar sisteme geri verilmesini sağlayan yapılardır. Soğutma kulelerinin ana elemanları kabuk gövde bölgesi ve mesnetlendiği kolonlardır. Kulenin kolonları betonarme veya çelik olabileceği gibi kolon düzeni de çapraz, meridyen veya diyagonal olabilmektedir. Bazı soğutma kulelerinde ise kolon yerleşimi bulunmayıp, kabuk eleman doğrudan zemine oturabilmektedir. Bunların haricinde kule içerisinde, kulenin çalışma prensibi için gerekli olan su havzası, damla tutucu, dağıtım boruları, sprey ve dolgu gibi bölümler bulunmaktadır. İnşaat Mühendisliği açısından soğutma kulesinin en ilgi çekici kısmı kabuk bölgesidir. Kabuk eleman, oldukça yüksek ve ince bir eleman olarak hiperbolik kabuk formu ile kendi kendini taşıyabilmektedir. Sistemi oluşturan kolonların narinliği ve kabuk boyutlarının büyüklüğü dikkate alındığında, yapı dinamik yüklerden çok kolay hasar alabilmektedir. Bu nedenle bu tür hassas yapıların tasarımında sonlu elemanlar yönteminin kullanılması daha uygundur. Yapının tasarımı iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. İlk aşama soğutma kulesinin doğrusal analizi, ikinci aşama ise doğrusal olmayan analizidir. Kulenin öncelikle doğrusal deprem analizi yöntemlerinden birisi olan Mod Birleştirme Yöntemi ile yapılan analizi sonucu, elemanların boyutlarının kontrolü yapılmıştır. İkinci aşamada ise donatıları ve boyutları belirlenen bu sistemin doğrusal olmayan deprem hesapları yapılmıştır. Bu aşamada kendi içerisinde iki yöntem ile yinelenmiştir. Birincisi İtme Analizi ile Deprem Hesabı yöntemi, ikincisi Zaman Tanım Alanında Deprem Hesabı yöntemidir. Bu çalışmalar sonucunda kabuk ve kolon elemanların donatılandırılması ve kontrolleri yapılmıştır. Sistemin temel tasarımı bu çalışma kapsamında incelenmemiştir. Yapılan analizler sonucu soğutma kulesi tasarımı ile ilgili elde edilen bazı veriler şu şekildedir; Narin yapılar olan soğutma kulelerinde kulenin en üst noktası sistemdeki kabuk kalınlığının en az olduğu bölgedir. Bu bölgenin rijitliğini arttırmak için dairesel kiriş kullanılması gerektiği görülmüştür. Kabuk eleman ile kolon arasında yük aktarımının konsantre olmaması için kolonların genellikle kabuk genişliğinde dairesel bir kirişe bağlanması ve bu kiriş sayesinde kabuk ile kolonların arasında yük aktarımın yayılı olarak sağlanması gerektiği sonucuna varılmıştır. Yapının doğrusal ve doğrusal olmayan analizleri sonucunda elde edilen taban kesme kuvveti ve tepe deplasman değerleri kıyaslandığında, taban kesme kuvveti ile dayanım fazlalığı katsayısı arasındaki ilişki görülmüştür. Yapıda, boyuna doğrultuda etki eden rüzgar akımından kaynaklı oluşacak enine doğrultudaki vorteks akımları dikkate alınmalıdır. Girdap etkisinde oluşacak enine titreşim frekansları ile yapının frekansı kıyaslanarak rezonans durumunun var olup olmadığı incelenmiştir.
Ayarlı kütle sönümleyici ekli betonarme bir bina üzerinde fizibilite analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-03) Akbaş, Yunus Sinan ; Yanık, Arcan ; Mahçiçek Bilir, Senem ; 802181251 ; Deprem Mühendisliği

Binalar tasarlanırken statik yüklerin yanı sıra dinamik yükler de göz önünde bulundurulur. Depremden kaynaklı dinamik kuvvet tepkilerini azaltmak için ülkelerin deprem yönetmelikleri ve şartnameleri olmakla birlikte yeni bilgilerle birlikte yenilikler ve revizyonlar gelmektedir. Depremler, birçok yapı türünde titreşim sorunlarına neden olarak aşırı ivmelenmelere ve yer değiştirmelere sebebiyet vererek yapının hizmet verebilirliğini kaybetmesine neden olabilir. Yer hareketleri sırasında yapısal davranışı iyileştirmek için sismik sönümleyici tasarımına ilişkin farklı fikirler önemli ölçüde geliştirilmiştir. Sismik sönümleyici, sismik olaydan sonra yapıların güvenliğini ve hizmet verilebilirliğini güvence altına almak için önemli bir yeniliktir. Bu nedenle, geleneksel tasarımlar yerini modern şemalara bırakmakta ve yeni çözümler önerilmektedir. Depremler sırasında yapısal tepkiyi azaltarak binaları olası hasarlardan korumak için sismik sönümleyiciler bu amaçla kullanılabilir. Yeni yüksek mukavemetli malzemelerin ve sert hafif yapısal bileşenlerin ortaya çıkışı, giderek daha ince olan yüksek binaların tasarlanmasını ve inşa edilmesini mümkün kıldı. Bu yapılar, sıkışık modern şehir merkezlerinde verimli arazi kullanımı sağlarken, diğer avantajların yanı sıra malzeme kullanımı, yerinde nakliye ve derin temeller için azaltılmış gereksinimler yoluyla inşaat maliyetini düşürür. Bununla birlikte, binalar dinamik etkiler karşısında salınım eğilimindedir. Bu salınımlar, orta dereceli deprem hareketi altında (yani hizmet verilebilirlik sınır durumunda) yaşayanların konfor eşiklerini aşan kat ivmeleri oluşturarak işlevsellik kaybına ve aksama süresine yol açabilir. Geleneksel güçlendirme ile titreşimlere duyarlı binaların yanal rijitliği artırmak, genel hizmet verilebilirlik sınır durumu performansını en yüksek kat ivmeleri ile ilişkili olarak iyileştirmez. Bu yaklaşımın önemli bir dezavantajı, yapı ne kadar rijit olursa, artan rijitlik nedeniyle depremlerin ürettiği kuvvetin o kadar büyük olması ve dolayısıyla yapının doğal frekansını arttırmasıdır. Geçmiş deprem verilerine bakıldığında büyük ölçekli depremlerin betonarme yapılarda kalıcı hasarlar ve göçmelere yol açtığı, küçük ve orta ölçekli depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda farklı derecede hasarlara yol açtığı görülmüştür. Sonuç olarak, bir deprem sırasında bina elemanlarının önemli hasar görme olasılığı vardır. Bu nedenle, hareket kontrolü için sönümleme cihazları binalara sağlanır ve performansa dayalı bir deprem mühendisliği çerçevesi dahilinde bina kodları ve yönergelerinde belirtilen bina sakinlerinin konfor gereksinimlerini karşılamak için uygun şekilde tasarlanır. Binaların sismik direncini artırmak için hem katlar arası ötelenmeleri hem de kat ivmelerini kontrol eden yapısal bir çözüm gereklidir. Binaların depreme karşı güçlendirilmesine yönelik en yaygın yaklaşım, sismik sönümleyici elemanlarının yerleştirilmesidir. Pasif kontrol yöntemi olan ayarlı kütle sönümleyici yardımcı bir kütle, yay ve sönümleyici içermektedir. Ayarlı kütle sönümleyicinin frekansı yapının hakim frekansına yakın ayarlanmakta ve yapının kinetik enerjisini kendisine aktararak yapının titreşimini sönümlemeyi sağlamaktadır. Bu çalışmada, farklı kat adetlerine sahip betonarme binaların deprem performansı ve proje bütçesi, yapıda sönümleyici bulunan ve bulunmayan iki durum için karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Depremler sırasında titreşimleri kontrol etmesi, en üst katta maksimum yatay yer değiştirmenin azaltılması için ayarlı kütle sönümleyicinin kullanımı irdelenmiş, ilaveten sismik uyarım altında 5 ve 10 katlı betonarme binaların katlar arası ötelenmesi senaryosu dikkate alınarak araştırılmıştır. Binalar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre modellenmiştir. Ayarlı kütle sönümleyici ekli bina ile konvansiyonel (geleneksel) bina için yanal yer değiştirmeler, katlar arası ötelenmeler gibi deprem parametrelerini belirlemek için yapıların sismik davranışı zaman-tanım alanında analiz edilmiştir. Modelleri test etmek için yapısal mühendislik yazılımı SAP 2000 kullanılmıştır. Bu tezde, büyük depremlere karşı bir önlem olarak bir ayarlı kütle sönümleyicisinin (TMD) gereksinimlerini incelemek için kullanım amacı konut olan 5 ve 10 katlı betonarme model kullanılmıştır. Betonarme bina modelleri 17 Ağustos 1999 tarihli 7,51 büyüklüğündeki Kocaeli deprem kaydına maruz bırakılmıştır. Elde edilen sonuçlar göz önünde bulundurularak ayarlı kütle sönümleyicilerin, binaların deprem performansını arttırmada büyük bir katkısı olduğu görülmüştür. İkinci olarak, yapıların finansal kısmına odaklanılmıştır. Maliyet, yapının tasarım sürecinde karar vermede önemli bir role sahiptir. Maliyet analizi; mühendislik, tasarım, ihale ve inşaat yönetimi gibi inşaatın tüm süreçlerinde temel bir role sahiptir. Her inşaat projesi benzersiz olduğundan, maliyet tahminleri projeden projeye farklılık göstermektedir. Yapı malzemelerinden tasarım yöntemine kadar birçok parametre projenin maliyetini büyük ölçüde etkilemektedir. Ayrıca, sönümleyici uygulaması gibi nispeten yeni yöntemlerin kullanılması proje bütçesini önemli ölçüde değiştirebilir. Bu çalışmada hem konvansiyonel hem de sismik sönümleyici dahil bina için proje bütçesi hesaplanmıştır. Maliyet tahmini yaklaşımı, aktivite bazlı maliyet analizi olarak seçilmiştir. Aktivite bazlı maliyet analizi, faaliyetler aracılığıyla maliyetleri tahmin etme ve analiz etme yöntemi olarak tanımlanır ve karlılığın net bir resmini verir. Aynı yapısal özelliklere sahip iki referans binadan, ayarlı kütle sönümleyici yerleştirilerek yapısal tasarımı yapılmış olan binanın maliyetinin daha fazla olduğu açıktır. Fakat uzun vade göz önünde bulundurulduğunda ayarlı kütle sönümleyici dahil binanın geleneksel binaya kıyasla daha avantajlı olacağı beklenmektedir. Uygulanan zaman tanım analizi ve hesaplanan proje maliyeti elde edilen veriler dahilinde karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Karşılaştırmalar analiz ve sonuç bölümünde verilmiştir.
Yamaç kenarına yakın bir yapıda dinamik yapı-zemin etkileşim problemi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-06) İnatci, Rohat ; Hayır, Abdul ; 802181232 ; Deprem Mühendisliği

Bu çalışmada, bir yamaç kenarına yakın konumda bulunan bir yapının dinamik yapı zemin etkileşimi problemi ele alınmaktadır. Ele alınan problemde serbest yüzeylerden dalga yansıması ve temellerden dalga saçılması olaylarından dolayı yapının analizini gerçekleştirmek oldukça zor ve karmaşıktır. Bu çalışmada zemin ve yapı homojen izotrop elastik bir malzeme olarak, temel rijit cisim olarak göz önüne alınmıştır. Analizler, frekans ortamında dalga yayılımı yaklaşımı kullanılarak analitik çözüm yöntemleri ile yapılmaktadır. Bu amaçla analiz için çözüm yapılırken yaygın olarak kullanılan dalga fonksiyonu açılım yöntemi ile birlikte sanal görüntü yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntemde sınır koşullarının yamaç için sağlatılabilmesi için, yamaç doğrultusuna simetrik olacak şekilde sanal bir yapı oluştuğu varsayımı yapılmaktadır. Bu kapsamda yapı genlikleri; SH dalgalarının geliş açısına, yapı ve zeminin belli parametrelerindeki değişimine bağlı olarak yapılmaktadır. Sayısal sonuçlar yapının konumuna, malzeme özelliklerine, yüksekliğine ve zemin özelliklerine bağlı olarak elde edilmektedir. Yapı yamaç kenarına yaklaştığında elde edilen sonuçlar, yamaç yüzeyinden yansıyan dalgalardan ve dalga geliş açısından önemli derecede etkilenmektedir.
Dynamic response of RC chimney under seismic excitations

(Graduate School, 2022-06-10) Alesmail, Ammar ; Hayır, Abdul ; 802201210 ; Earthquake Engineering

The industrial reinforced concrete (RC) chimneys almost are tall and slender structures with circular cross-sections. In dynamic analyses and design of such structures, the seismic loads, wind-induced pressure and dead loads are taken into account. Exact geometry of the reinforced concrete chimney, it plays an important role in structural behaviour under the dynamic loads such as winds and earthquakes. The geometric dimensions and types of the reinforced concrete chimneys effect its stiffness parameters. Therefore, it should be careful in the modelling of the structures. Basic design parameters such as the height above the ground and the diameter at the top, etc., of the chimney frequently are determined due to the own national environmental requirements for where the structure is to be constructed. The aim of the study is to obtain and compare the behaviour of RC chimneys excited by an earthquake for different design codes. The standards considered in this study are Turkish Seismic Code 2018 and Eurocode 8 and their elastic response spectrum will be considered. In this study, the RC chimney it was built in 1992 to serve as a power generation company in Jiangsu, China. The selected reinforced chimney was designed according to 1989 China seismic design regulations. The chimney is modelled using the same design details. The focus in this work is on the comparison of seismic analyses results in accordance with Eurocode 8 and Turkish Seismic Code 2018. In 3-D modelling of the reinforced concrete chimney, Abaqus finite element program is utilized. The concrete damage plasticity model (CDP) is used to demonstrate the inelastic behaviour of concrete, defining the behaviour of concrete under periodic or dynamic loads and displaying residual concrete damage. To demonstrate the plastic behaviour of steel rebars, an isotropic hardening model is used. Nonlinear dynamic time history analyses are applied to study the seismic response of RC chimney according to Eurocode 8 and Turkish Seismic Code 2018. The analyses are performed by simultaneously affecting the model's seismic acceleration records for one horizontal directions. The vertical component of the earthquake record is not taken into account. The model is released along the seismic acceleration record and fixed along the perpendicular direction. Seismic loads are applied horizontally, in the X-axis direction. Seven seismic records are selected according to Eurocode 8 and Turkish seismic code. Using SeismoMatch software, it is matched to the elastic response spectrum of the viscous damping 5 percent by the spectral matching method. To apply time history analyses in Abaqus, the implicit method of time integration is followed. Abaqus's dynamic implicit steps use the Hilber-Hughes-Taylor method, which it is an extension of the Newmark β- method, and it is associated with three parameters, α, β, and γ. And their values, -1/3≤ α ≤ 0, β >0, γ ≥ 1/2. In this study, the value of (α) is assumed to be (-0.05), the recommended value by Abaqus. A modified iterative Newton Raphson procedure is performed during the dynamic analyses. A modal analysis is done by changing the element mesh size of the model to obtain the most appropriate finite element mesh size (the number of elements changes accordingly). In the analysis due to the mesh size of the element, the effect of it on frequency is investigated. When the obtained results are almost fixed related to the mesh number, it is acceptable as the most suitable mesh size. The lateral displacement, stress distribution, and compression and tension damages of the chimney under seismic loading are studied and compared with Eurocode 8 and Turkey Seismic Code 2018 for fixed base. Then a foundation base will be added to the model for one case, and compared with the fixed base. The results of the seismic analyses showed that maximum stress was formed in the lower area of the chimney. At the top, the stress is significantly reduced. The lateral displacement increased linearly towards the top of the chimney and remained relatively constant around the circumference. The model has not been damaged by compression. A tension damage occurred in the upper part of a chimney in a particular area. When the raft foundation is included in the analyses, the lateral displacement has slightly increased as well as the vertical stress. And the vertical stress occurs in the connection region between chimney and raft foundation. Also, in this case no compression damage occurs, some increase in the tension damage area.
Farklı eksenel yüklere maruz standart altı betonarme kolonlarda boyuna donatı bindirmeli ek detayının deprem performansına etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-28) Baltacı, Alihan ; İlki, Alper ; 802191208 ; Deprem Mühendisliği

Gelişmekte olan birçok ülkede, mevcut yapı stokunun büyük bir kısmını inşa edildiği dönemin yönetmelik kurallarına uymayan betonarme yapılar oluşturmaktadır. Bu yapıların elemanlarında, düşük beton dayanımı, yetersiz enine donatı ve uygun inşaat detayları olmayan düz yüzeyli donatı kullanımı (örn. yetersiz bindirme şekilleri) gibi önemli eksiklikler görülmektedir. Taşıyıcı sistemin en önemli parçası olan kolon, bu eksikliklerden en çok etkilenen eleman konumundadır. Kolonlar, yapı ağırlığından kaynaklanan eksenel yüklere ve deprem olması durumunda yatay yüklere maruz kalmaktadır. Bu yetersiz kolon elemanlarının deprem yükleri altında davranışlarının anlaşılabilmesi, olası can ve mal kayıplarını önleyebilecek yapısal müdahale yaklaşımlarının geliştirilebilmesine olanak sağlayacaktır. Tez çalışması kapsamında, ülkemizde sıkça rastlanılan standartların altında özelliklere ve farklı eksenel yük seviyelerine sahip betonarme kolon elemanlarında, boyuna donatılarda görülen bindirme şekillerinin deprem davranışına etkisi incelenmiştir. Mevcut yapıların büyük bir bölümünü temsil eden standart altı özelliklere sahip numunelerin üretilmesine dikkat edilmiştir. Bu sebeple kolonlar üretilirken düşük dayanımlı beton (10 MPa) kullanılmıştır. Hem boyuna donatılar hem de enine donatılar için aderans yeteneği çok az olan düz yüzeyli çelik donatılar tercih edilmiştir. Ayrıca mevcut yapılarda fazlaca karşılaşılan fazla enine donatı aralığı (200 mm), etriye sonunda 90° kanca kullanımı, yetersiz bindirme boyu gibi detaylar kullanılmıştır. Numuneler, 300 mm x 300 mm kesit boyutlarına sahip ve 1,5 metre boyunda üretilmiştir. Boyuna donatılar için 14 mm, enine donatılar için 10 mm çapında düz yüzeyli donatılar kullanılmıştır. Bindirme olmayan bölgelerde minimum donatı oranı olan yüzde 1 değeri tercih edilmiştir. Bindirmeli ek detayı içeren numunelerde mevcut yapılarda da sıkça rastlanılan 20db bindirme boyu kullanılmıştır. Numunuler, üzerinde bulunan eksenel yük seviyesi ve boyuna donatılarda bulunan bindirme şekilleri parametre olarak dikkate alınacak şekilde 9 adet tam ölçekli kolon numunesi üretilmiştir. Birinci seti temsil eden 3 adet numunede temel içerisinden kolon tepesine kadar uzanan sürekli donatı bulunmaktadır. İkinci seti temsil eden diğer 3 adet numunede 20db bindirme boyuna sahip ve bindirme sonunda kanca bulunan boyuna donatı bulunmaktadır. Son olarak üçüncü seti temsil eden 3 adet numunede ise 20db bindirme boyuna sahip ve bindirme sonunda kanca bulunmayan boyuna donatı bulunmaktadır. Deneylerde eş zamanlı olarak yapıların düşey yüklerini ve sismik hareketleri temsil edecek şekilde, numune setlerinde bulunan kolonlar üç farklı eksenel yük seviyesine (eksenel yük kapasitelerinin %30'u, %50'si ve %70'i) ve tekrarlı çevrimsel yatay yer değiştirmeye maruz bırakılmıştır. Deneysel bulgulara bakıldığında, bindirme şeklinden bağımsız, kolonların maruz kaldığı eksenel yük seviyesi arttıkça, numunelerin yapabileceği yerdeğiştirme kapasitesi azalmakta, dolayısıyla yutulan enerji de bu düzeyde azalmaktadır. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numunelerde, şeklinden bağımsız bindirmelerin, numunenin yatay yük kapasitesini ve yapabileceği yerdeğiştirme kapasitesine olumsuz etkisi olduğu görülmüştür. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %70'i bulunan numunelerde ise, bindirmelerin etkisi görülemeden göçme gerçekleşmiştir. Eksenel yük kapasitesinin %30'u üzerinde bulunan numunelerde temel ile kolon kesişim bölgesinde sıyrılma gözlemlenirken, eksenel yük kapasitesinin %50'si üzerinde bulunan numunelerde sıyrılmanın çok az olduğu, eksenel yük kapasitesinin %70'i üzerinde bulunan numunelerde ise sıyrılma olmadığı gözlemlenmiştir. Bindirme eki detayından bağımsız, kolonların üzerindeki eksenel yük seviyesi arttıkça plastik mafsal bölgesinde değişim olduğu gözlemlenmiştir. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numunelerde, plastik mafsal bölgesi kolon tabanı ile 400 mm yüksekliği arasında oluşurken,üzerinde eksenel yük kapasitesinin %70'i bulunun kolonlarda plastik mafsal bölgesi 400 mm ile 800 mm aralığında olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum çok yüksek eksenel yük seviyelerinde temelden gelen sargılama etkisinin arttığını dolayısıyla kolon temel birleşim bölgesinin hasar almaması ile sonuçlanmıştır. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numunelerde deneyin ilk çevrimlerinde numune uzüerinde eğilme çatlakları gözlemlenmiştir. Deney sonuna yaklaşıldıkça eğilme çatlakları yerini basınç çatlaklarına bırakmıştır. Diğer yandan üzerinde eksenel yük kapasitesinin %70'i bulunan numunelerde ise deney boyunca sadece basınç çatlakları gözlemlenmiştir. Buradan bu numunelerde tüm kesitin basınç gerilmeleri altında olduğu anlaşılmıştır. Kalıcı yer değiştirme oranlarına bakıldığında özellikle bindirme içeren numunelerde itme ve çekme yönlerinde gerçekleşen kalıcı yerdeğiştirmelerde büyük farklılıklar olduğu gözlemlenmiştir. Numunelerde bindirmenin varlığı, itme ve çekme çevrimlerinde simetrik kalıcı yerdeğiştirmenin önüne geçmiştir. Sürekli donatıya sahip kolonlar, açık kaynak kodlu sonlu eleman yazılımı olan Opensees programında modellenmiştir. Sargılı, sargısız beton ve çelik donatı davranışının modellenmesi için Opensees malzeme kütüphanesinden yararlanılmıştır. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numunelerde görülen sıyrılma davranışı parametrik bir model yardımıyla programa tanımlanmıştır. Modellemenin ardından analiz yapılmıştır ve deneysel veriler ile analitik çalışma sonucu elde edilen verilerin karşılaştırılması yapılmıştır. Karşılaştırma sonucunda özellikle üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numuneler için deneysel verilerle, analitik veriler arasında iyi bir uyum olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçların literatürde konu ile alakalı boşluğu dolduracağı ve bindirmeli donatı içeren kolon incelemeleri ve bu tip kolonların güçlendirilmesinde mühendislerin daha doğru yaklaşımlar üretmesine katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Ek olarak geçmiş yönetmeliklerde, bindirme içeren kolon elemanlarda eksenel yük seviyesinden bağımsız olarak belirli kısıtlamalar koyulmuştur. Ancak çalışma sonucunda özellikle yüksek eksenel yük seviyelerinde bazı kısıtlamaların geçerliliğini yitirdiği gözlemlenmiştir. Düz yüzeyli donatılarda bindirme eki kullanılacaksa bindirme sonunda kanca yapılmasının zorunlu tutulması bu kısıtlamaların en önemlilerinden biridir. Ancak yapılan çalışma gösteriyor ki, kapasitesinin %50 ve %70'i kadar eksenel yük seviyesine maruz ve bu denli az bindirme boyuna (20db) sahip kolonlarda bindirmenin kancalı veya kancasız olmasının davranışa etkisi neredeyse aynıdır. Kapasitesinin %30'u kadar eksenel yük seviyesine maruz kolonlarda ise kancanın varlığı kancasız duruma göre az da olsa davranışa olumlu etkisi olduğu görülmüştür.
Reinforced concrete coupling beams and viscoelastic coupling dampers (VCD) in high-rise buildings

(Graduate School, 2022-08-03) Birşen, Yaren ; Fahjan, yasin ; 802201241 ; Earthquake Engineering

The rapidly increasing world population in the 20th century and the developments in building manufacturing technology accelerated the design and manufacture of high rise buildings all over the world. High-rise buildings are structures that must have special design principles due to the complexity of their dynamic behavior. Conventional strength design methods are not sufficient to determine the performance of high rise buildings under seismic forces. In national and almost all international codes, along with the design of high rise buildings according to their strength, the displacement based design should also be done. The carrier systems of high rise buildings can be formed using very different systems. However, the carrier systems of high rise buildings generally have a core formed by the shear wall arms around the stairs, elevators and technical areas, and the coupling beams connecting these shear wall arms. The location and length of the shear walls constituting this core and the depth of the coupling beam change according to the limitation of the relative storey drift of the building and the comfort conditions under wind loads. In high rise structural systems formed by shear walls and coupling beams, the coupling beams can be subjected to large non-linear deformations under earthquake loads. Generally, non-linear strains are concentrated in these elements. Therefore, the performance of high-rise buildings with this type of load-bearing system under seismic loads generally depends on the behavior of the coupling beams. In addition, the coupling beams located between the rigid shear wall arms can crack even under wind loads. Many details have been studied in order to increase the performance of the coupling beams under lateral loads. The most common detail in practice is the diagonal reinforcement configuration in reinforced concrete deep coupling beams. In addition, the steel coupling beam detail formed between the reinforced concrete shear wall arms is frequently used in practice. However, it is difficult to manufacture these details in the field and prolongs the production times. The cost of constructing high rise buildings is considerably higher than the cost of a typical building structure. The fact that the nonlinear deformations of the coupling beams are high under earthquake loads, the damage is concentrated in these regions, the manufacturing of conventional coupling beams is difficult and time-consuming brings up the improvement of the design and performance of the coupling beams in high-rise structural systems formed by coupled wall. In recent studies, instead of reinforced concrete rigid coupling beams, the design of more flexible energy absorbing coupling beams has been discussed. In this thesis, it is suggested to use dampers instead of reinforced concrete coupling beams connecting the shear wall arms. A new viscoelastic damping (VCD) device developed for high rise buildings at the University of Toronto was used in this thesis. The first model is a high ductility shear wall system, in which 46 story reinforced concrete shear wall arms are combined with deep coupling beams, located in an area with high seismicity. In the second model, VCDs were used instead of the deep reinforced concrete coupling beams in the first model. In order to compare the performance of these two systems and to optimize the location and number of VCDs, nonlinear time history analyzes were performed. Analysis results of high rise buildings with two different systems were compared and examined.
Experimental & numerical study on out-of-plane response of retrofitted infill walls

(Graduate School, 2022-10-12) Sorkhab Pourmohammad, Atabak ; Sarı, Ali ; 802162202 ; Earthquake Engineering

In this research experimental out-of-plane (OOP) response of the retrofitted and un-retrofitted masonry infill walls with various materials and models have been investigated. Furthermore, the experimental data have been analyzed with the Finite Element program (ATENA). In addition, the analytical out-of-plane response of the various dimension of the un-retrofitted infill walls studied under quasi-static loads. After a few studies realized that Lateral Hollow Clay Bricks (LHCB) are the most useable materials for separator inside structures and surrender of buildings in Turkey and other regions in the Middle East.
Hibrit (karma) sismik kontrol sistemi eklenmiş bir binada yapı zemin etkileşimi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023) Kosif, Saadet ; Yanık, Arcan ; 824799 ; Deprem Mühendisliği Bilim Dalı

İnsanlık tarihi boyunca doğal afetlerden en yıkıcı olanı depremlerdir. Yerkabuğu içinde bulunan plakaların kırılmaları nedeniyle ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yer yüzeyini sarsma olayına "DEPREM" denir. Ülkemizin de içinde bulunduğu sismik yönden aktif bulunan bölgelerde sık sık görülen depremlerde oluşabilecek felaketlerin önlenebilmesi için depreme dayanıklı yapı tasarımı fikri ortaya çıkmıştır. 1969 yılında ilk uygulaması başlanılan izolatörler hala geliştirilmeye devam etmektedir. Yapılan bu çalışmanın ilk kısımlarında, araştırmacıların önceki çalışmaları incelenmiştir. Şu an kullanılan aktif, pasif ve karma kontrol sistemleri tanıtılmıştır. Aktif kontrol sistemleri yapıya bir güç kaynağı ve bilgisayarlı sistemler ile yapının sismik hareketine karşı direnç uygular. Ancak bu sistemlerin enerjiye bağımlılığı problemini çözmek için karma kontrol sistemleri ortaya çıkmıştır. Karma kontrol sistemleri, aktif ve pasif sistemlerin bir arada kullanılmasıdır. 1994 Northridge depreminde istenilen taleplerin sağlanmaması bu fikri ortaya çıkarmıştır. Böylelikle deprem esnasında sistemlerin herhangi birinin devre dışı kalması durumunda yapının sağlıklı hareketine devam edebilmesini sağlar. Pasif kontrol sistemleri, yapı ile temel arasında oluşturulan ara yüz sistemleridir. Amaç yapıya gelen sismik hareketin üst birimlere yayılmadan izolatörlerce sönümlenmesidir. Bu sistemlerin daha iyi sunulması amacıyla Dünyada ve Türkiye'de bulunan örnekler açıklanmıştır. Tez çalışmasının asıl konusu olarak yapısal kontrolün, karma (hibrit) pasif kontrol dalı incelenmiştir. Bu dalın önemli örneklerinden olan taban izolasyonları ve ayarlı kütle sönümleyicilerin birlikte kullanımı sayısal olarak incelenmiştir. Taban izolasyonu ve ayarlı kütle sönümleyicilerin beraber kullanıldığı karma (hibrit) pasif kontrol sistem performansı SAP2000 programına tanımlanan binalara uygulanarak deprem etkisi altında irdelenmiştir. Yapı zemin etkileşimi yapıya eksenel ve dönme rijitliği ve sönümü olarak eklenmiştir. Tezde tanımlanan bina taban izolasyonu ve ayarlı kütle sönümleyicisi eklenmiş durum ve yapı zemin etkileşiminin bulunduğu hal için incelenmiştir. Çeşitli depremler etkisi altında geleneksel yapının davranışı ile karma pasif kontrol sisteminin sismik davranışları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar yapı zemin etkileşimi etkisi ve yapının tabana ankastre olduğu durumlar için karşılaştırılmalı olarak verilmiş ve irdelenmiştir.
Bitişik betonarme binalar arasında oluşabilecek sismik etkileri önleyecek derz mesafesinin araştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-02-14) İbrahimağaoğlu, Tolunay ; Yanık, Arcan ; 802181250 ; Deprem Mühendisliği

Bu tez çalışmasında, yapısal hareketlere karşı tasarımda dilatasyon boşluğu bırakmanın önemi irdelenmiş, tarihsel depremler ve bu depremler sonucunda oluşan hasarlar incelenerek yapısal hareketlere ve deprem kuvvetlerine karşı tasarımda herhangi bir önlem alınmadığı durumda ne gibi sonuçlar ortaya çıkacağı üzerinde durulmuştur. Yapı ve elemanlarını koruyabilmek için çeşitli nedenlerden oluşabilecek hasarları çok boyutlu bir çalışma ve analiz yaparak önlemek gerekmektedir. Tasarım sırasında yapılacak analizde dikkat edilmesi gereken unsurlar arasında başta deprem olmak üzere birçok yapısal hareket bulunmaktadır. Uygun derz boşlukları bırakılmasıyla yapının yapısal hareketlere karşı toleransını artırmak ve oluşabilecek birçok yıkıma karşı daha güvenli bir pozisyona geçmesini sağlamak mümkündür. Bu tezde kat yükseklikleri ve dinamik karakterleri farklı bitişik iki bina ETABS programı ile Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-18) esaslarına göre ayrı ayrı modellenmiş ve deprem analizi yapılmıştır. Analiz sonuçlarında elde edilen deplasmanlara göre çarpışmaların önlenmesi için uygun deprem derz boşluğu bırakıldığı varsayılacaktır. TBDY'de belirtilen şekilde deprem derzi araştırılırken sırasıyla önce azaltılmamış yerdeğiştirmeler kullanılarak hesaplama yapılarak bir sonuç elde edilecek daha sonra ise diğer maddede belirtilen şekilde yapıların dinamik karakterleri gözetilmeksizin sadece bina yüksekliklerini dikkate alan bir yaklaşım ile bir sonuç elde edilecektir. Analiz sonucu elde edilen deplasman değerlerine göre belirlenen deprem derzi mesafesi ile TBDY deprem derzleri bölümünde verilen deprem derz mesafesi koşulları ile bulunan sonuçlar karşılaştırılacaktır. Deprem derz mesafesi için elde edilecek bu üç değer sonucunda uygulanması gereken deprem derzi mesafesi yorumlanacaktır. Modellenen iki bina arasında gerekli bulunan mesafe için uygun dilatasyon örneği kesit ve cephe görüntüleri ile örneklendirilerek konu detaylandırılmıştır. Bu tez çalışması beş bölümden oluşmaktadır. Bunlardan birinci bölümde öncelikle deprem derzleri ve çarpışma konularında literatürde yapılmış çalışmalara yer verilmiş olup ardından yaşanmış depremler ve sonuçlarından detaylı bir şekilde bahsedilmiştir. Yapısal hareketlere neden olan deprem kuvvetleri ve bu kuvvetlerin etkisiyle bitişik nizam binalarda meydana gelebilecek çarpışma etkileri açıklanmıştır. Tezin ikinci bölümde ise analizde kullanılacak bina modelleri tanıtılmış ve modele ait malzemeler, kesitler, yüklemeler ve kat planları sunulmuştur. Ayrıca analiz verileri açıklanarak tasarım spektrumu gösterilmiştir. Analiz sonuçları da bu bölümde verilmiştir. Üçüncü bölümde öncelikle yapısal derzler açıklanmış olup daha sonra TBDY'de belirtilen deprem derzleri bölümü üzerinde mevcut modelde deprem derzi mesafesi araştırılmıştır. Bulunan sonuç ile mod birleştirme yöntemi ile yapılan dinamik analiz sonucunda binaların yapmış olduğu deplasman değerleri karşılaştırılmıştır. Dördüncü bölümde ise elde edilen sonuçlar ve öneriler sunulmuştur.
Çöp sızıntı suyunun kumların davranışları üzerindeki etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-04-14) Yaşargün, Aytaç ; Erken, Ayfer ; 501082201 ; Deprem Mühendisliği

Ekonomik sebeplerden ötürü katı atıkların depolanması ülkemizde halen en çok tercih edilen atık depolama yöntemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Düzenli katı atık depolama tesislerinde özensiz yapılan kil bariyerlerden sızan veya vahşi depolama şeklinde kontrolsüz depolanan evsel katı atıklar çevre ve insan sağlığı gibi problemlerin yanı sıra zemin tabakalarında da bazı değişikliklere neden olmaktadır. Depolanan evsel atıklar yağmur suları ile beraber çöp sızıntı suyu halini alarak zemin tabakalarına sızar. Farklı zemin tabakalarına ve yeraltı sularına karışan çöp sızıntı suyu içerdiği organik, inorganik maddeler ve ağır metaller ile birlikte zeminlerin endeks özelliklerinde değişikliklere neden olabilir. Bu davranış değişiklikleri kohezyonlu zeminler ile yapılan önceki çalışmalarda plastisitenin değişmesi, taşıma gücü kayıpları, düşük permeabilite vb. gibi birçok geoteknik özellikte farklılığa neden olmaktadır. Bu araştırmada özensiz kil bariyerlerden sızan veya tamamen kontrolsüz olarak depolamadan kaynaklı farklı zemin tabakalarına ulaşan çöp sızıntı suyunun zaman içerisinde kumlu zeminlerin dinamik davranışı üzerine yapmış olduğu etkiler incelenmiştir. Bu çalışmada İstanbul ili Akpınar köyünden getirilmiş olan kum zemin kullanılmış olup, çöp sızıntı suyu ile kirlenmiş kum zeminin dinamik davranışları temiz kum numunelerle karşılaştırmıştır. Bu çalışmada 50 mm çapında ve 100 mm yüksekliğinde bir kalıp içerisinde hem temiz hem de kirlenmiş kum numuneler kuru yağmurlama yöntemiyle hazırlanmıştır. Üç eksenli basınç deney sistemine yerleştirilen temiz kum numunelerden doygun olması istenenlerden vakum altında numunelerin içerisinden CO2 gazı ve daha sonra da damıtık su geçirilerek numuneler doygun hale getirilmiştir. Doygun olmayan temiz numuneler ve çöp sızıntı suyu ile kirlenmiş numunelerde ise vakum altında CO2 gazı ve damıtık su geçirme uygulaması yapılmamıştır. Bunun nedeni kirlenmiş zeminlerin yapısının bozmamak ve temiz zeminlerle kirlenmiş bu zeminleri karşılaştıracak eşdeğerde doygunluk elde etmektir. Daha sonra kuru yağmurlama yöntemi ile daha önceden hazırlanarak modifiye kalıplara yerleştirilen numuneler %100 kür oranındaki çöp sızıntı suyu havuzuna batırılarak kirletme işlemi başlatılmıştır. Bu aşamadan sonra farklı kür sürelerindeki numuneler çöp sızıntı suyu havuzundan çıkarılıp deney sistemine yerleştirilerek dinamik deneylere başlanmıştır. Çalışma kapsamında başlangıçta kirlenmiş numune kurulumunda kullanılan modifiye kalıp ve standart kalıpta hazırlanmış numunelerin dinamik durumdaki davranışı karşılaştırılmıştır. Araştırmada dinamik üç eksenli deney sisteminde yapılan deneyler üç gruba ayrılmıştır. İlk olarak doygun numuneler oluşturularak kullanılan Akpınar kumunun sıvılaşma davranışı belirlenmiştir. En büyük elastisite modülü hesaplamaları yapıldıktan sonra 100 kPa ve 30 kPa olmak üzere iki farklı basınç altında konsolidasyona bırakılan numunelere farklı gerilme seviyeleri uygulanarak kullanılan kum zeminin dinamik mukavemet eğrisi oluşturulmuştur. Oluşan bu eğri sonucunda 100 kPa konsolidasyon basıncı altındaki temiz kum numunelerde gerilme oranı ±σdev/2σ'c = 0.28 ve üzerine çıktığında, 30 kPa konsolidasyon basıncı altındaki temiz kum numunelerde ise gerilme oranı ±σdev/2σ'c = 0.48 ve üzerine çıktığında yüksek risk taşımakta ve zemin küçük çevrim sayılarında sıvılaşmaktadır. İkinci aşamaya geçtiğimizde farklı doygunluk değerlerinde hesaplanan temiz numunelerde doygunluğun dinamik davranışa etkileri araştırılmıştır. Laboratuvar ortamında hazırlanan numunelerde daha düşük seviyelerde doygunluk oluşturmak için bu aşamada vakum altında CO2 gazı ve damıtık su geçirme işlemleri yapılmamıştır. Farklı doygunlukta hesaplanan kısmi doygun temiz numunelerle dinamik üç eksenli deney aletinde ±σdev/2σ'c = 0.28 ve 0.30 gerilme aralığında yapılan deneyler sonucunda doygunluğun gerilme – şekil değiştirme ve boşluk suyu basıncı üzerinde etkileri incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda numunelerde skempton-B değerinin azalmasının sıvılaşmayı etkilediği görülmüştür. Benzer sıkılıkta hazırlanmış temiz kumlarda doygunluk değeri B=0.37 değerine düştüğünde ise sıvılaşma gözlenmemiştir. ±σdev/2σ'c = 0.28 gerilme oranında N=28 çevrimde sıvılaşan doygun kum numunesinin, kısmi doygun B= 0.49 ile 0.52 arasında olması durumunda yakın çevrim sayılarında (N=30) sıvılaşması için uygulanması gereken dinamik gerilme oranının σdev/2σ'c = 0.33 olduğu görülmüştür. Çöp sızıntı suyu ile kirlenmenin araştırıldığı son bölümde ise dinamik üç eksenli deney aletinde tekrarlı yük uygulanan yapısı itibari ile kısmi doygun olan numuneler kullanılmıştır. Çöp sızıntı suyu ile kür havuzunda kirlenmeye bırakılan numuneler belli zaman aralıklarında alınarak dinamik deneyler yapılmıştır. Bu numunelerin kür süresi 1 gün ile 718 gün arasında değişmektedir. Farklı kür sürelerinde beklemiş numuneler benzer sıkılık oranlarına ve farklı doygunluk değerlerine sahiptir. 100 kPa konsolidasyon basıncı altında dinamik deneyler yapılan bu numunelerde çöp sızıntı suyunun neden olduğu zemin yapısı değişikliğini etkilememek için suya doygunluğu sağlayan vakum altında karbondioksit gazı ve damıtık su geçirme işlemleri uygulanmamıştır. Bu çalışmada kısmi doygun kirlenmiş kum numunelerin farklı doygunluk değerlerinde yapılan dinamik deneyler sonucu davranışları incelenerek doygunluğun kirlenmiş numuneler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda doygunluk değerinin düşmesinin temiz kum numunelerde olduğu gibi çöp sızıntı suyu ile kirlenmiş numunelerde de sıvılaşmaya karşı direnci artırdığı gözlenmiştir. Doygunluk değerinin B=0.25 değerine düştüğünde ise sıvılaşmanın oluşmadığı görülmüştür. Kirlenmiş numunelerde kür süresinin etkisinin incelendiği çalışmanın devamında kısa kür sürelerindeki numuneler ile daha uzun kirlenmeye maruz kalmış numuneler kullanılmıştır. Çalışmanın bu bölümünde farklı kür sürelerinde kirlenmiş numunelerle yapılan çalışmalarda kür süresinin gerilme - şekil değiştirme davranışına etkileri incelenmiş ve benzer özellikteki temiz kum numuneleri ile davranışları karşılaştırılmıştır. Buna göre kısa kür süreli numunelerde (t=1-10 gün) düşük doygunluk değerlerinde temiz zemine benzer davranış sergilediği görülmüştür. Kür süresinin uzamasıyla birlikte numunelerde boşluk suyu basıncı ve dinamik eksenel deformasyon oluşumları daha erken sürelerde meydana gelmektedir. Doygunluk değerinin düşmesi numunelerde kirlenme ile sıvılaşma etkisinin azalmasına neden olmakta ve doygunluk B=0.50 değerinin altına düştüğünde ise kirlenme etkisi görülmemektedir. Hem temiz hem de çöp sızıntı suyu ile kirlenmiş kumlarda yaklaşık olarak kritik deformasyon seviyesi εkritik =±%0.50 olarak hesaplanmış ve davranış biçimlerinin benzer olduğu gösterilmiştir.
Effects of surface topography on seismic response of reinforced concrete buildings

(Graduate School, 2023-06-15) Deniz, Yavuz ; Değer Tuna, Zeynep ; 802201242 ; Earthquake Engineering

Earthquakes are one of the most devastating and fatal natural disasters on Earth. In order to understand the complex structure of earthquakes and to construct safe and resilient cities, many fields, such as geophysicists, geotechnical engineers, civil engineers, and earthquake engineers, have put an excellent effort for hundreds of years. There are several parameters to determine the impacts of these devastating natural hazards on the environment and human-made structures. Some of the most prominent of these parameters are the distance to the fault, soil properties, interaction between the building and soil, and topographic characteristics of the land surface. Technological advancements and ensuring an appropriate engineering service led to construction activities in locations with different geographic aspects, such as highlands, hillsides, and valleys. However, these varieties influence the damage states of the buildings when excited to a ground motion. Istanbul is known as city of seven hills. One of the reasons for this discourse is that urbanisation took place on these seven hills during the Ottoman and Byzantine periods. Although it seemed a pulchritude from a historical perspective, it is expected that this geographical condition will have a crucial impact on earthquake-induced damages. It is evident that Istanbul is prone to strong earthquakes since it is close to the North Anatolian Fault Zone, and significantly destructive earthquakes (Mw > 7.0) occurred in the past. The motivation of this study is to investigate the impacts of surface topography on the seismic behavior of existing buildings. Hence, a representative ten-story building was selected regarding the building stock of Istanbul. The building has been constructed according to the Turkish Seismic Code 1997, and the structural system is RC shear walls. Then, the seismic performance of the structural model was evaluated, accounting for the topographic effects, and results were compared to analysis where these effects were neglected. The numerical model was conducted on OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation) software. Nonlinear fiber elements with distributed plasticity were used to model the RC shear walls, and the plastic hinges with lumped plasticity were preferred to model the beams. To ensure numerical accuracy, another model was created on the ETABS software. Comparisons showed that structural periods were consistent with each other. Firstly, static gravity and pushover analyses were conducted, then, nonlinear transient analyses were performed. Ground motions used in this study were modified to reflect topographic effects during the nonlinear transient analyses. In this scope, ground motions were chosen from a study where they were created artificially for more than 20000 different locations in the European region of Istanbul and 57 different scenarios considering and not considering the topographic effects. Since these simulations were location-based and included the topographic impact, they added significant value to the scope of this study. The analyses were limited to 11 locations and 7 scenarios, 154 ground motions in total, to investigate more general impacts of topographic effects. Consequently, the findings of the study revealed that surface topography has a great influence on the damage states and demands of the existing buildings. Most importantly, outcomes showed that topographic effects should be accounted for while preparing risk assessments of earthquake-prone cities such as Istanbul.
Farklı kat adetlerine sahip aynı planlı yapılarda taban yalıtımının efektifliği konusunda parametrik bir çalışma

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-21) Doğan, Oğuzhan ; Taşkın, Beyza ; 802191247 ; Deprem Mühendisliği

Deprem, dünya genelinde ciddi can ve mal kayıplarına yol açabilen doğal afetlerden biridir. Aktif bir deprem bölgesinde bulunan ülkemizde de depreme karşı dayanıklı yapıların inşa edilmesi büyük bir önem taşımaktadır. Bu yüksek lisans tezi, deprem mühendisliği alanında yapısal tasarım sürecinin iyileştirilmesi amacıyla hazırlanmıştır. Tez, depremlerin yapılar üzerindeki etkilerini incelemekte ve taban yalıtım sistemlerinin kat adedine bağlı efektifliğini araştırmaktadır. Giriş bölümünde, tezin amacı, önemi ve hedefleri tanıtılmıştır. Literatür taramasında daha önce yapılmış çalışmalar, bilimsel makaleler ve tezler incelenerek taban yalıtımının deprem etkilerini azaltmada nasıl etkili olduğu üzerine araştırmalar yapılmıştır. Tezin hipotezi, deprem etkileri altında taban yalıtım sisteminin kullanılmasının önemi ve kat adedinin artmasıyla taban yalıtım sisteminin efektifliğinin düşmesi üzerine kurulmuştur. Ortaya atılan hipotezin doğruluğu tezin ilerleyen bölümlerinde yapılan uygulama örneği ile test edilmiştir. Taban yalıtım kavramının ele alındığı ikinci bölümde, taban yalıtımın ne olduğu ve yapılar üzerindeki etkileri açıklanmıştır. Taban yalıtımı, yapıların deprem esnasında oluşan sismik etkileri sönümlemek ve yapıya iletilen sismik dalgaları azaltmak amacıyla kullanılan bir tasarım yöntemidir. Bu yöntem, yapıyı doğrudan zemine bağlamak yerine araya yerleştirilen bir sistem ile yapıyı zeminden izole etmeyi hedefler. Taban yalıtım kavramı üç ana başlıkta ele alınmış olup bu başlıklar elastomerik mesnetli taban yalıtım sistemleri, kayma esaslı taban yalıtım sistemleri ve kauçuk kayıcı sismik izolasyon sistemleridir. Elastomerik mesnetli taban yalıtım sistemleri, taban yalıtımında kullanılan birçok farklı sistemden biridir. Bu sistemlerde, elastomerik malzemeler kullanılarak yapı ile zemin arasında bir mesnet oluşturulur. Bu mesnetler yapıya gelen deprem etkilerini sönümleyerek üst yapının hareketini sınırlar. Elastomerik mesnetli taban yalıtım sistemleri altında düşük sönümlü kauçuk tip mesnetler (LDRB), yüksek sönümlü kauçuk tip mesnetler (HDRB) ve kurşun çekirdekli kauçuk tip mesnetler (LRB) incelenmiştir. Bu farklı seçenekler, yapının özelliklerine ve tasarım taleplerine bağlı olarak tercih edilir. Kayma esaslı taban yalıtım sistemleri arasında ise yapıyı zemine bağlayan kayma arayüzleri kullanılır. Bu arayüzler sürtünme kuvvetiyle çalışarak deprem etkilerini sönümler. Sürtünmeli sarkaç sistem (FPS) ve esnek sürtünmeli taban izolasyon sistemi (R-FBI) incelenmiştir. Son olarak kauçuk kayıcı sismik izolasyon sistemleri olarak bilinen Fransa Birleşik Kurumu Sistemi (EDF) ve EERC Birleşik Sistemleri taban yalıtımının bir başka türünü temsil eder. Bu sistemlerde yapıyı tamamen zeminden izole eden kauçuk malzemeler kullanılır. Yapıyı zeminin üzerinde bir sürgülü tabaka ile destekleyerek sismik etkileri büyük ölçüde azaltır. Bu farklı taban yalıtım sistemleri, yapıların deprem etkilerine karşı daha dayanıklı hale getirilmesinde oldukça etkilidir. Her bir sistem farklı özelliklere ve avantajlara sahip olup tasarlayan mühendise, yapının özelliklerine, bölgenin depremselliğine ve zemin özelliklerine göre uygun olarak seçilir. Bu sistemlerin kullanılmasıyla yapılarda can ve mal kaybı korunarak insanlara güvenli bir alan sağlamak amaç edinilmiştir. Üçüncü bölümde hem taban yalıtım sistemlerinin hem de taban ankastre sistemlerinin ülkemizde kullanılan yönetmelik ve şartnameler uyarınca hesap esaslarından ve modelleme teknikleri incelenmiştir. Bu kısım, tezin ilerleyen bölümlerinde uygulanacak olan yapı analizlerinin temelini oluşturmaktadır. Dördüncü bölüm, tezin uygulama kısmını oluşturmaktadır. Bu bölümde, bir yapının taban ankastre ve taban yalıtım sistemi kullanılarak nasıl analiz edildiği ve tasarlandığı ayrıntılı bir şekilde açıklanmaktadır. Genel bilgiler, yapı performans hedefleri, ön tasarım, deprem seçimleri ve ölçeklendirme gibi alt başlıklardan oluşmaktadır. Genel bilgilerde yapının amacı, sistemi, planı ve şekilsel özelliklerinden bahsedilmektedir. Yapı performans hedefleri ve ön tasarım kısmında yapının mevcut yönetmeliğe göre hedef performansının belirlenmesi ve bu hedefe uygun ön boyutlandırma çalışmaları gösterilmektedir. Daha sonra yapının karakteristik özelliklerine göre deprem kayıtlarının seçilmesi, bu kayıtların ölçeklendirilmesi ve kullanılması anlatılmaktadır. Son olarak tüm bu bilgilerin ışığında aynı plana sahip yapı 3, 6, 9 ve 15 katlı olarak ilk önce taban ankastre olarak çözülmüş ve bu çözümlerin sonucunda kat ötemeleri, kat ivmeleri, elemanların talep/kapasite oranları incelenmiştir. Daha sonra aynı yapıların taban izolasyon yöntemi ile çözülebilmesi için öncelikle izolatör tasarımı yapılmış, izolatörlerin tasarıma esas parametreleri belirlenmiş ve taban izolasyonlu modeller hazırlanmıştır. 3, 6, 9 ve 15 katlı yapılar muhtelif izolatör boyutları ile modellenip analiz edilmiş ve yine kat ötelemeleri, kat ivmeleri ve elemanların talep/kapasite oranları incelenmiştir. Sonuç bölümünde ise elde edilen veriler karşılaştırılmış ve aynı plana sahip yapılarda kat adedi arttıkça taban izolasyon sisteminin efektifliğinin düştüğü sonucuna varılmıştır.
Tarihi tuğla bir minarenin iki yer hareketi kaydı altında sarsma tablası testi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-07-31) Akay Birel, Ayşenur ; Arslan İspir, Medine ; 802191251 ; Deprem Mühendisliği

Bilindiği üzere ülkemiz coğrafyası aktif faylar üzerinde yer almaktadır. Yüzyıllar boyunca birçok medeniyete ev sahipliği yapmış olan bu coğrafya aynı zamanda birçok tarihi eseri de içerisinde barındırmaktadır. Meydana gelen depremlerden korunarak geçmişten günümüze ulaşmış olan bu tarihi ve kültürel mirasın geleceğe güvenle aktarılması önem taşımaktadır. Bu nedenle, sunulan tez çalışması; tarihi yapılar içerisinde önemli bir yer tutan tarihi minarelerin deneysel olarak incelenmesini konu edinmektedir. Tez çalışması kapsamında, Erken Dönem Osmanlı mimarisinin Bursa ilimizde yeralan örnekleri incelenmiş ve Bursa ilimizde yeralan Hocaalizade Cami minaresinin, bu dönem minarelerini temsil edebileceği görülmüştür. Bu minare karakteristikleri esas alınarak, model minare numunesi üretilmiş ve sarsma tablası testleri gerçekleştirilerek sonuçları değerlendirilmiştir. Sunulan tez çalışmasının ilk bölümünde, cami ve minarelerin zaman içerisindeki gelişimi, Türk-Osmanlı minaresinin bölümleri ve ayrıca Türk-Osmanlı minaresi mimarisinden bahsedilmektedir. Çalışmanın ikinci bölümünde, tez kapsamında ele alınan minarenin bulunduğu Bursa ilimizin depremselliği ve sarsma tablası testlerinde prototip olarak seçilen Hocaalizade cami ve minaresinin özellikleri kısaca anlatılmaktadır. Minarenin kaide kısmı almaşık yapıya sahip olup, diğer bölümleri tuğla ve yatay/düşey harç derzlerinden oluşmaktadır. Minare, yaklaşık olarak 27 m yüksekliğinde ve tek şerefelidir. Üçüncü bölümde, sarsma tablası ile ilgili yapılan literatür araştırması özet olarak verilmekte ve teze konu olan testleri gerçekleştirmek üzere kullanılan sarsma tablasının özellikleri anlatılmaktadır. Bunların yanısıra numunenin üretim aşamaları, ölçüm çerçevesi tasarlanması, koruma sistemi ve testlerde kullanılan deprem kaydının özellikleri verilmektedir. Erken Dönem Osmanlı minareleri özelliklerini belirlemek üzere literatür araştırması yapılmış, TC. Vakıflar Genel Müdürlüğü arşivinde yer alan belgeler ve röleveler incelenmiş ve Bursa'da yerinde incelemeler yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda Hocaalizade Cami minaresinin dönem mimarisi özelliklerini temsil ettiği görülmüş ve sarsma tablası testleri için bu minarenin prototip olarak dikkate alınmasına karar verilmiştir. Yerinde incelemeler ve araştırmalar minarelerin kaide bölümünün yeterince rijit olduğunu göstermekte ve bu nedenle geçmiş depremlerde bu bölümün kısmen ya da hiç hasar almadığı gözlemlenmiştir. Ayrıca minarenin en üst bölümü külahın Erken Dönem mimarisinde genellikle ahşapla imal edildiği görülmüştür. Belirtilen gerekçelerden dolayı model minarenin kaide ve külah bölümlerinin inşa edilmemesine karar verilmiştir. Tez çalışması, üretilen model minarenin gerçek deprem kayıtları altındaki davranışının sarsma tablası testleri ile araştırılmasını hedeflemektedir. Türk – Alman Üniversitesi yerleşkesinde yer alan Allianz Teknik Deprem & Yangın Test ve Eğitim Merkezi'nde bulunan sarsma tablası kullanılarak testler gerçekleştirileceği için bu sarsma tablasının özellikleri ve test merkezinin fiziksel koşulları dikkate alınarak prototip minarenin ¼ oranında ölçeklendirilmesine karar verilmiştir. Model minarenin geometrik boyutları bu ölçeğe göre belirlenerek minarenin tasarımı yapılmıştır. Minarenin deprem etkisi altındaki davranışını yapısal parametrelerle ifade etmek için çok sayıda deplasman ve ivme ölçer kullanılmıştır. Deney sırasında minarede meydana gelebilecek kısmi ya da ani göçmenin test ortamında yeralan cihazlara ve ölçüm sistemi bileşenlerine hasar verebilme ihtimali dikkate alınarak bir koruma sistemi tasarlanmış ve deney öncesi sarsma tablası etrafına bu koruma sistemi yerleştirilmiştir. Tez kapsamında üretilen model minareye iki farklı deprem kaydı artımsal olarak etkitilmiştir. İlk deprem kaydı 6 Haziran 2016'da Bursa'da meydana gelen ve moment büyüklüğü Mw=4.3 olan depremdir. İkinci deprem kaydı ise 17 Ağustos 1999'da meydana gelen Kocaeli depremine aittir ve moment büyüklüğü Mw=7.6'dır. Dördüncü bölümde, testlerden elde edilen ivme ve yatay yerdeğiştirme verisi değerlendirilmiş; ivme ve öteleme oranının minare yüksekliği ile değişimi, kalıcı yerdeğiştirmeler, hasar gelişimi ve frekansın hasarla değişimi gibi minare davranışını anlamaya yönelik çıkarımlar yapılmıştır. Beşinci bölümde ise ilk dört bölümde sunulan çalışmadan elde edilen sonuçlar verilmiştir. İvme ve öteleme oranının minare yüksekliği boyunca değiştiği ve bu değişimin genellikle artış eğilimi gösterdiği görülmüştür. Model minarenin hasarı; önce küp-gövde geçiş bölgesinde devrilme modu olarak ortaya çıkmış ve daha sonra petek bölgesinde kayma çatlakları oluşmuştur.
Discrete modeling of coupled flow-deformation response of granular soil media

(Graduate School, 2023-09-20) Aksu, Mert ; Ülker, Mehmet Barış Can ; 802191235 ; Earthquake Engineering

The behavior of soils under loading exhibits different characteristics due to their inherent structures. The nature of soil behavior varies at both macro and micro scales. To investigate the microscale behavior of soils that influences their macroscopic response, numerical methods capable of particle-based calculations are required. The Discrete Element Method (DEM) is an important tool for studying such soil behavior at the particle level. Additionally, since soils contain pore water, numerical methods that incorporate fluid dynamics principles need to be coupled with DEM to analyze this behavior at the microscale. By combining laboratory tests to determine the mechanical properties of soils and the numerical methods, the behavior of soils under dynamic excitations can be examined. Numerical modeling of soils using computational methods provides a robust tool for predicting future soil behavior and potential damage resulting from dynamic effects. This study discusses the use of the DEM and fluid dynamics numerical methods to investigate behavior at the particle scale. The working mechanisms and underlying principles of these methods are explained. In order to examine the granular media containing solid and fluid phases, examples are presented in this thesis considering the cases of the solid phase only, the fluid phase only, and the interaction between solid and fluid phases. Mechanical soil properties obtained previously are utilized to model laboratory pressure tests of soil samples and analyze their stress-strain behavior using the PFC2D software. Dynamic response of soil grains at microscale investigated using the GiD pre and post processor and Kratos MultiPhysics software. A basic flow model is investigated using the MechSys software for the fluid phase only. In the examined model, the time-dependent velocity vectors and fluid densities of the flow are analyzed using the Lattice Boltzmann Method (LBM), which is the numerical method employed within the related software. Subsequently, the simulation of a pore water flow containing solid particles is modeled using the coupled DEM and LBM. Overall, it is demonstrated that coupling of the DEM and the LBM is a powerful tool for modeling solid-fluid interactions at the microscale for soils.
Influence of the suspended pendulum on the dynamic behavior of structures

(Graduate School, 2023-09-23) Jafari, Seyed Reza ; Bulut, Osman ; 802191264 ; Earthquake Engineering

Buildings subjected to dynamic loads respond to severe deformation. To minimize vibrational responses, adding a suspended pendulum tuned mass damper (SPTMD) is a common method to dissipate energy. SPTMDs are composed of mass blocks suspended by rods that can be easily swayed against the building movement and effectively reduce response. Additionally, it can be utilized to tune the building's low natural frequency. The main purpose of this research is to investigate the existence of the SPTMD's effects on the dynamic responses of a solid frame under various conditions. To this end, the finite element method (FEM) is employed to numerically simulate and analyze models due to seismic loading. Afterward, experimental tests due to sinusoidal loading are performed. For numerical investigation, at first, the finite element (FE) model of a solid support body (SSB) is created. In this model, fixed support at the bottom of the SSB as a boundary condition (BC) and downward gravity acceleration as a loading on the whole system are considered. The response surface optimization (RSO) method is used to determine the appropriate element size in order to achieve mesh independence analysis. RSO is an optimization technique for redoing analyses by changing the values of variable parameters. In the static analysis, element size is chosen as an input variable parameter and the number of elements, nodes, maximum displacement, and first modal frequency are chosen as output variables. The element size is defined between 5 and 50 mm and the Latin hypercube sampling design with 100 samples is considered to perform parametric analysis. The results show the appropriate element size is about 10 mm. Following that, static, modal, and dynamic numerical analysis are performed and using the mechanical model, analytical EOM and natural frequency relationships are extracted. The frequency responses are validated from the reference paper. Moreover, the free vibration displacement time history result from the numerical method is verified with the analytical method. In the second step, a FE model of a suspended pendulum (SP) as a SPTMD system is created. This mechanical system is suspended from a pivot point, which is comprised of a rod and a point mass. This point is a revolute joint type, which has a single rotational degree of freedom (DOF). This means that the system can be freely rotated around the pivot point. The equation of motion (EOM) and the natural frequency relationships for the free vibration of SP are extracted. The rotation time history response of the numerical (ANSYS Workbench FEM result) is verified with the analytical (Matlab) for the SP. Furthermore, the natural frequency responses for different mass ratios obtained from the FE model are validated using the analytical relationship. Finally, a combined system of SSB and SP with two degrees of freedom is considered. In this system, the first DOF belongs to SSB, which is a translational type and the second belongs to SP, which is a rotational type. The natural frequency responses of the combined system for different mass ratios are obtained to illustrate the SP effect on response reduction. As well as, the effect of the SP on the displacement time history reduction of the solid frame (SSB) is illustrated. Then, three different solid models are considered and the effect of the SP on the seismic response reduction of the models is presented. For the experimental tests, specimens are developed based on numerical studies. For this procedure, three steel structures with two suspended pendulums are created. The structure specimens are SSB, SSB1R, and SSB1&3R and the pendulum specimens are SPS and SPL. The difference in structure is in column direction and the difference in SP is in the length of the rod. In order to investigate the influence of the SP on the dynamic responses, sinusoidal displacement loading is applied to the shaking table, which has 1D DOF movement. The loading variables are amplitude (100 and 80 mm) and frequency (0.25 and 0.5 Hz). Totally, nine specimens are considered and four loads are applied to each of the specimens. During these experiments, displacement and acceleration of the top plate are measured. Moreover, the effects of structurally asymmetric conditions due to column rotation cause torsion on the structure are investigated. It is observed in the case with the pendulum and without the pendulum. These tests are performed in the Experimental Mechanical Laboratory of Civil Engineering Faculty, at Istanbul Technical University The results revealed that when the system has a severe stiffness weakness on one side, SP has a clear mitigation effect on the displacement response. Meanwhile, SP enforces SSB to vibrate in areas near the equilibrium position (not turning and vibration). The pendulum makes the structure's rotation less even in SSB1R stiffness is not symmetrical and twisting occurs. The suspended pendulum can eliminate the effect of column non-uniformity that causes asymmetric stiffness.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Deprem Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri