LEE- Yapı Mühendisliği-Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19496

Gözat

Assessment of seismic performance of RC members after fire exposure through large-scale testing

( 2020) Demir, Uğur ; İlki, Alper ; Green, F. Mark ; 648701 ; İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

Quantifying the seismic resistance of reinforced concrete (RC) buildings after fire is currently difficult because of the lack of information regarding their strength and ductility under earthquake loads. This thesis presents the results of an experimental study, which was carried out to investigate the post-fire seismic behavior of reinforced concrete columns. The thesis is mainly comprised of three papers accepted by high quality journals. In the first chapter, the factors affecting the post-fire seismic behavior of RC columns are analyzed with a particular focus on the behavior of concrete and steel under elevated temperatures and after cooling. In the second chapter, post-fire seismic behavior of cast-in-situ RC columns are investigated. Five cast-in-place RC columns were tested to failure under constant axial load and reversed cyclic lateral displacements after being exposed to ISO-834 standard fire for 30, 60 or 90 minutes. All of the columns are full-scale and designed to behave in flexure-controlled manner complying with major design codes (e.g. ACI 318-14). Other than the effects of fire exposure durations, the effects of thickness of concrete cover (25 and 40 mm) on structural performance was also investigated for the short fire exposure duration (30 minutes). The responses of the columns are analyzed in terms of lateral load-displacement relationships, ductility, stiffness, energy dissipation capacities and residual displacements. The test results indicated that fire exposure reduced the lateral load capacity of the columns whereas the deformability capabilities were found to be satisfactory in terms of structural response. It was also seen that the thickness of the concrete cover has only a slight influence on the post-fire seismic behavior of the columns which is attributed to the fact that lower concrete cover thickness results in higher effective depth which in turn leads to higher bending moment capacity and thereby higher lateral load capacity. Furthermore, a theoretical study was conducted to predict the load-displacement response of the fire exposed columns. The comparison of the experimentally and theoretically obtained load-displacement relationships indicated that the principals of structural mechanics usually applied to conventional columns are also valid for the columns exposed to fire in case the proposed algorithm is followed. In the third chapter, a similar approach as stated for the cast-in-situ columns is followed for precast RC columns as well. The precast columns had the same cross-section and reinforcement configuration and had been exposed to the same fire scenarios with the cast-in-situ columns. These columns were inserted into a socket foundation and had a lower axial load ratio (i.e. 10%) in order to represent the condition in common industrial buildings. The findings indicated that the repair mortar between the columns and foundation behaved in a satisfactory manner and therefore, similar post-fire seismic behavior was observed for cast-in-situ and precast columns. In the fourth chapter of the thesis, an experimental study is presented to examine the impact of time after fire on (i) post-fire behavior of small-scale specimens (cubes and cylinders), (ii) seismic behavior of full-scale reinforced concrete columns. The post-fire seismic response of the columns are analyzed 30, 60 and 360 days after fire exposure. Impact of time after fire exposure on residual lateral load capacity and ductility of the columns was found to be limited while the column subjected to seismic test 30 days after fire exposure, exhibited less stiff behavior with respect to the columns tested later. Furthermore, an analytical study is conducted for the prediction of seismic behavior of reinforced concrete columns after fire exposure considering the variations in residual properties of concrete by time, and the proposed model is found to be in good agreement with the test results.
Yerel olmayan Timoshenko çubuklarında burkulma probleminin başlangıç değerleri yöntemiyle incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2020-09-10) Demirkan, Erol ; Artan, Reha ; 501142004 ; Yapı Mühendisliği

Burkulma problemi mühendislikte her zaman önemli bir konu olmuştur. Yapıların güvenliğini sağlamak için dikkat edilmesi gereken bir unsurdur. Burkulma problemleri diferansiyel denklemlerin çözümü ile hesaplanır. Fakat bu denklemlerin çözümü kolay değildir. Bundan dolayı burkulma problemlerinin çözümünde başlangıç değerler yöntemi ve taşıma matrisi etkili bir şekilde kullanılarak burkulma yükleri kolayca hesaplanır. Çubuğa ait taşıma matrisi bir kez hesap edildikten sonra her yeni problemde denklem çözmeye gerek kalmaz. Bu çalışmanın amacı Timoshenko çubuklarının yerel olmayan elastisite teorisi kullanılarak burkulma yüklerinin hesaplanmasıdır. Bu çalışmada öncelikle kapsamlı bir şekilde nanoteknolojiden bahsedilmiştir. Nanoteknoloji, atomik ve moleküler seviyedeki birimleri anlatan ve bu ebatlardaki maddeleri geliştiren, düzenleyen ve kontrol eden bir alandır. Nanopartikülleri büyük materyallerden ayıran özellik sadece boyutlarının özel önemi değildir. Bu yapılar fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri açısından büyük materyallerden farklı bir yapı ortaya koyarlar. Özetle, bir maddenin atomik ve moleküler seviyelerde kontrol edilmesi, nanoteknoloji sayesinde gerçekleşmektedir.
Alkali ile aktive edilmiş harç ve atık çelik tel donatılı betonların (SIFCON) fiziksel, mekanik ve dayanıklılık özelliklerinin araştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2020-12-11) Gök, Saadet Gökçe ; Şengül, Özkan ; 501132005 ; Yapı Mühendisliği ; Structural Engineering

Geleneksel beton üretimi, günden güne büyümekte olan büyük ölçekli bir endüstridir. Çimento üretimi sırasında açığa çıkan yüksek miktarlardaki karbondioksit emisyonu ve üretim için ihtiyaç duyulan büyük enerji ihtiyacı, bu süreci maliyetli, kirletici ve çevreye zararlı hale getirmektedir. Bu durum, uygun işlenebilirlik, dayanım ve dayanıklılık özelliklerine sahip olmanın yanı sıra ekonomik de olan alternatif yapı malzemeleri arayışına ihtiyaç doğurmaktadır. Sürdürülebilir bir beton üretimi için, sürdürülebilirliğin temel ayakları olan çevresel, ekonomik ve sosyal açıdan iyileştirme gerekmektedir. Farklı sanayilerden elde edilen yan ürünlerin veya atık ürünlerin betonda yeniden değerlendirilmesi, söz konusu sürece dikkate değer bir katkı sağlayacaktır. Alkali ile aktifleştirilmiş malzemeler, sürdürülebilir olmaları ve çimento içermeyişleriyle öne çıkan birtakım olumlu özelliklere sahip doğa dostu malzemelerdir. Bu araştırmada, atık ya da yan ürünlerin kullanımıyla bir malzeme üretmek amaçlanmış olup öğütülmüş yüksek fırın cürufu; sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi ve sıvı sodyum silikat kullanılarak aktive edilmiştir. Sodyum silikat yerine, silikat kaynağı olarak öğütülmüş atık camın kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, sodyum silikat, öğütülmüş atık cam ile ikame edilerek değişen molaritelerde (8-14 M) NaOH içeren harç numuneler üretilmiştir. Alkali ile aktifleştirilmiş harçların mekanik ve dürabilite özellikleri, su kürü, hava kürü ve ısıl işlem (24 saat 60˚C) olmak üzere üç farklı kür koşulunda incelenmiştir. Referans karışımlarda, CEM I 42,5 R Portland çimentosu, su ve standart kum kullanılmıştır. Üretilen numunelerin 3, 7, 28 ve 90 günlük basınç dayanımları ve eğilmede çekme dayanımları ölçülmüştür. Bununla birlikte harçlar üzerinde, sülfat direnci, donma-çözülme, kılcal su emme, toplam su emme miktarının belirlenmesi, hızlı klor geçirimliliği ve elektriksel özdirenç deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonunda, atık camın alkali ile aktifleştirilmiş harçlarda alternatif silikat kaynağı olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Çalışmanın diğer aşamasında alkali ile aktive edilmiş beton üretimi gerçekleştirilmiş ve alkali ile aktifleştirilmiş beton numunelerin geçirimliliğini incelemek amacıyla kılcal su emme, toplam su emme miktarı, hızlı klor geçirimliliği ve elektriksel özdirenç deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın son aşamasında çimento bulamacı emdirilmiş lifli beton üretimi gerçekleştirilmiştir. Burada, Portland çimentosu ile yapılan üretimin yanı sıra, 14 M sodyum hidroksit çözeltisi ve sıvı sodyum silikat, 8 M sodyum hidroksit çözeltisi ve sıvı sodyum silikat, 14 M sodyum hidroksit çözeltisi ve öğütülmüş atık cam, 8 M sodyum hidroksit çözeltisi ve öğütülmüş atık cam aktivatör olarak kullanılarak yüksek fırın cürufu ve ince kum ile üretim gerçekleştirilmiştir. Kullanılmış araç lastiklerinin geri dönüştürülmesiyle elde edilen hurda çelik teller, çelik lif olarak kullanılmıştır. Yanak teli (sürekli lif) ve kırılmış tel (süreksiz lif) olmak üzere iki farklı lif tipinin etkisi incelenmiştir. Çelik tel olarak atık lastiklerin içerisinde bulunan çeliğin seçilmesindeki sebep, bu tellerin yüksek çekme dayanımına sahip olması ve büyük miktarlarda kullanılması gerektiğinde, temininde bir zorlukla karşılaşılmayacak olmasıdır. Kullanılamaz duruma gelen, otomobil ve kamyon/tır lastiklerinin miktarı göz önünde bulundurulduğunda, bu lastikleri depolamak ve bertaraf etmek bir sorun haline gelmektedir. Türkiye'de, bu telleri ayrıştırmada ve malzemenin geri kazanımını sağlamada, piroliz ve geri dönüşüm hizmeti veren çok sayıda firma mevcuttur. Çalışmada, farklı geri dönüşüm firmalarından temin edilen hurda çelik tellere ait boy/çap dağılımları histogram olarak verilmiştir. Üretilen lifli betonlarda fiber hacim oranı %0, 1, 2, 3, 4 ve 5 olarak değişmektedir. Üretimi gerçekleştirilen numunelerde deplasman kontrollü üç noktalı eğilme deneyi yapılmış ve yük-sehim grafikleri elde edilmiş; numunelerin eğilmede çekme, yarmada çekme ve basınç dayanımları belirlenmiş, tokluk ve kırılma enerjisi değerleri hesaplanmıştır. Atık çelik liflerin kullanımı, eğilme dayanımlarını ve toklukları arttırmıştır. Kullanılan atık çelik lifler, uygulamada kullanılan ticari liflere benzer sonuçlar vermiştir.
Investigation of non-contact smartphone-based monitoring of structures

(Graduate School, 2021-02-01) Orak, Mehmet Sefa ; Öztürk, Turgut ; 501122006 ; Structural Engineering

In this thesis, a non-contact monitoring/inspection approach based on a smartphone camera and a computer vision algorithm is proposed to estimate beams' vibrating characteristics and stresses subjected to thermal loads. It is hypothesized that a beam's vibration can be captured using a smartphone camera operating at slow-motion mode, which is higher than conventional video camera frame rates.
Mechanical behavior of the bi-directional beams

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Çelik, Murat ; Artan, Reha ; 693155 ; Yapı Mühendisliği

Nanotechnology, which is one of the most developed areas of today's technology, has a widespread usage area because it can be easily integrated into many areas of engineering. The design and production of very small-scale functional materials in fields such as aerospace and aviation industry, medicine, energy and civil engineering, and their effective use in related fields make significant contributions to engineering science. The fact that these very small-scale materials used in many areas of technology have spread to almost every field of engineering has revealed the need to determine their internal structure and mechanical properties. Materials exhibit some mechanical behavior such as bending, torsion and buckling under loads. It is an important issue for the stability of the structure to be able to detect such mechanical effects in the most accurate way. In this sense, the dimensions of nanoscale structures, which are comparable to the distance between atoms that make up that material, have shown that the classical elasticity theory, which is currently widely used, is not sufficient in determining the mechanical behavior of such structures. Since the size effect is an important factor in nanoscale structures, defining a more general continuum model that includes such parameters increases the accuracy of the solution of the related problems. In this thesis, the bending and buckling behavior of beams is investigated within the framework of the strain gradient theory. In determining the mechanical behavior of nanostructures, the non-local elasticity theory, the couple stress theory and the strain gradient theory, which are proposed by respectable scientists such as Eringen and Mindlin, are widely used. The calculation load of the problem may increase depending on the loading, boundary conditions and geometric properties of the analyzed structure. Thus, the Initial Values Method is used to solve the problem in the thesis. The transport matrix approach is used for the static bending analysis of the beam within the scope of Initial Values Method. In the first part of the study, the bending behavior of the Euler-Bernoulli nano beam whose material properties change in two directions (bi-directional) is investigated. Therefore, it is assumed that the modulus of elasticity is variable along the axis and thickness of the beam. In the literature, the modulus of elasticity for a functionally graded material (FGM) is expressed in terms of arbitrary functions and the bending behavior is investigated for the first time within the scope of the gradient elasticity theory. In this context, the basic equations and boundary conditions (simply supported and fixed at both ends) are obtained with the help of Hamilton's principle for the beam under uniformly distributed load. While 4 end conditions can be written depending on the boundary conditions in the classical elasticity approach, 6 end conditions are obtained by using the gradient elasticity theory. While each loading case is required for the solution of the 6th order differential equation in the classical solution, the vertical displacements for two different types of loading cases are calculated by solving 3 linear equation systems based on 3 unknowns using the initial values method. As a result of the study, it was observed that the size effect decreased depending on the increase of nano beam length. In other words, the difference between local and non-local theory becomes important in small scales. However, it was observed that there is a lower vertical displacement in the bi-directional Euler-Bernoulli nano beam due to the increase in the inhomogeneous material constant (β). The accuracy and importance of the study for both boundary conditions are demonstrated with the help of graphics. In the second part of the study, the buckling behavior of the Euler-Bernoulli nano beam (FGM) whose material properties change in two directions (bi-directional) is investigated. Basic equations and boundary conditions are derived with the help of Hamilton's principle. Since the transport matrix cannot be calculated analytically for buckling analysis, the approximate transport matrix (Matricant) is used in the solution. Critical buckling loads are calculated for the classical theory of elasticity and the gradient elasticity theory depending on the number of intervals. In the results of study; It is observed that the first two terms of the transport matrix reflect the exact result if the number of intervals is chosen large enough. Remarkably, it is concluded that the first and second type of boundary conditions in the buckling calculation may depend on the type of material used. The accuracy of such a proposition can only be demonstrated more clearly by experimental studies. In addition, it is observed that the buckling resistance of the beam increases depending on the increase in the material characteristic length (γ). The accuracy and scientific contribution of the study is expressed with the help of the diagrams. The greatest contribution of the subject investigated herein to science is that it can guide the analysis and design of nanostructures used in many areas of technology. The importance of parameters such as the size effect and inhomogeneous material coefficient in the analysis of very small-scale structures has once again been demonstrated with strong propositions and results. Thus, it is supported by previous studies that theories such as the non-local elasticity theory and the gradient elasticity theory give more realistic results compare to the classical theory. With the design of micro and nano electro-mechanical systems (MEMS and NEMS), which are frequently encountered in the electronic device industry, as functional graded materials, it has become more important to determine the mechanical properties of such small-scale structures. In this sense, it is aimed that the relevant thesis study and the international publications published by us will make significant contributions to the literature.
Mevcut betonarme binaların burkulması önlenmiş çaprazlar (BÖÇ) ile davranış kontrollü güçlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-29) Bal, Ahmet ; Çelik, Oğuz Cem ; 501122023 ; Yapı Mühendisliği

Son yıllarda ülkemizde (Kocaeli-17.08.1999, Düzce-12.11.1999, Van-23.10.2011) ve dünyada (Northridge-17.01.1994, Kobe-16.01.1995, Jiji-21.09.1999, Sumatra-26.12.2004, Sichuan-12.05.2008, Haichi-12.01.2010, Doğu Japonya-11.03.2011) meydana gelen depremler oluşturdukları yıkıcı etki nedeniyle büyük can ve mal kayıplarına yol açmıştır. Japonya ve Türkiye gibi sismik etkilerin yüksek olduğu bölgelerde, depreme hazırlıklı olmak yalnızca depreme dayanıklı yeni binalar inşa etmekle mümkün olamamakta, mevcut yapıların depreme karşı güçlendirilmesini ve güçlendirmede yeni teknolojilerin geliştirilmesini gerektirmektedir. Tez kapsamındaki çalışmalar Japonya'da bulunan Tokyo Institute of Technology, İstanbul Teknik Üniversitesi ve Nippon Steel & Sumikin Engineering Co.'nun ortak olduğu bir proje ve disiplinlerarası perspektifte gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de de yapı stokunun büyük bölümünü oluşturan betonarme yapıların geçmiş depremlerde beklenen performansı gösterememesi yeni yapısal çözümlerin geliştirilmesini zorunlu hale getirmiştir. Özellikle Japonya'da davranış kontrollü güçlendirme ve tasarım kavramı ile ilgili önemli araştırmalar gerçekleştirilmektedir. Dolayısıyla, Japonya ve Türkiye gibi ülkelerde ekonomik ve etkili güçlendirme yöntemlerine olan ihtiyaç yüksektir. Mevcut betonarme yapılar yetersiz yanal rijitlik, süneklik, dayanım ve düşük enerji yutma kapasiteleri sebebiyle depremde hasar görmektedir. Özellikle hastane ve okullar gibi kamu binalarının büyük kısmı ülkemizde betonarme olarak üretilmiş olup deprem güvenliği istenen performansı sağlamaktan uzaktır. Bu tür mevcut betonarme yapıların geleneksel yöntemler ile (betonarme perde eklenmesi, betonarme mantolama, çelik ceketleme ve çapraz eklenmesi) güçlendirilmesi mümkün olsa bile davranış kontrollü güçlendirme teknikleri özellikle Japonya'da yönetmeliklerde yer almakta ve daha etkin çözümlere imkân sağlamaktadır. Yapı mühendisliğinde dayanıma göre tasarım ve davranış kontrollü tasarım arasında önemli farklar bulunmaktadır. Mekanik bir sönümleyici türü olan BÖÇ'ler deprem tesiriyle tekrarlı çevrimsel yükleme etkisinde kaldıklarında basınç ve çekme durumlarında dengeli, dolu histeretik çevrimler oluşturarak yüksek miktarda enerji yutabilirler. Metalik esaslı bir sönümleyici olan BÖÇ'lerin kullanılarak hasar dağılımının takip edilmesi, yutulan enerji miktarının dayanıma göre tasarıma oranla arttırılması hedeflenmektedir. Proje ortağı olan Tokyo Institute of Technology BÖÇ'lerin tasarımı ve uygulama esasları konusunda yüksek birikime sahiptir. Diğer proje ortağı Nippon Steel & Sumikin Engineering Co. olabildiğince dünyadaki önemli BÖÇ üreticilerindendir. BÖÇ kullanılarak gerçekleştirilen davranış kontrollü güçlendirme tekniğinde amaç mevcut yapının taşıyıcı sistem elemanlarının elastik bölgede kalması hasarın BÖÇ'lerde toplanmasıdır. BÖÇ'ler mevcut çelik ya da betonarme binalarda da dayanım, rijitlik ya da sünekliğin arttırılmasını hedefleyen güçlendirmelerde kullanılabilir. Geleneksel güçlendirme yöntemlerine göre davranış kontrollü güçlendirmenin önemli üstünlükleri vardır. BÖÇ'lerin kullanıldığı davranış kontrollü güçlendirmede mimari işlevsellik bozulmaz ve yerinde montajı kolaydır. Ayrıca gün ışığı ve aydınlatma gibi çevre kontrolü unsurlarının sağlanmasında yararlıdır. Geleneksel betonarme perde ile güçlendirmeye göre daha hafiftir ve yapının rijitlik ve süneklik düzeyi projeye özgün biçimde oluşturulabilir.
Betonarme kolonların deprem performansının tekstil donatılı / donatısız cam lifli püskürtme harçla iyileştirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-04) Ateş, Ali Osman ; İlki, Alper ; 501132006 ; Yapı Mühendisliği

Ülkemiz ve gelişmekte olan ülkelerdeki mevcut yapı stokunu oluşturan yapıların büyük bir kısmı deprem esnasında arzu edilen sünek davranışı göstermekten oldukça uzaktır. Bu yapılar depreme dayanıklı yapı tasarımı açısından modern yönetmeliklerde verilen kuralları sağlamamakta olup, genellikle inşa edildikleri yıllarda yürürlükte olan yönetmeliklerin öngördüğü koşulları dahi sağlamamaktadır. Bu nedenle, bu yapılar literatürde genellikle standart altı yapı olarak adlandırılmaktadır. Kocaeli (1999), Pakistan Kashmir (2005), Elazığ (2010), Van (2011), Gorkha (2015), İzmir (2020) ve diğer depremler esnasında bu tip yapıların yetersiz deprem davranışı sebebiyle önemli ölçüde yapısal hasar ve buna bağlı olarak can ve mal kayıpları meydana gelmiştir. Betonun dıştan sargılanarak dayanımının ve şekildeğiştirme yapabilme yeteneğinin iyileştirilmesi, güçlendirme için oldukça yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu amaçla genellikle lifli polimer (LP) kompozit malzemeler kullanılmaktadır. LP kompozit malzemelerin birtakım avantajları bulunsa da, uygulama esnasında toksik gaz salınımı, reçinelerin camlaşma geçiş sıcaklığının üzerine çıkıldığında mekanik özelliklerin önemli ölçüde kötüleşmesi, uygulamadan önce yüzey hazırlığı gerektirmesi, ıslak yüzeylerde ve düşük sıcaklıklarda uygulama zorluğu, epoksi reçinelerin yüksek maliyeti gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Sayılan bu dezavantajların giderilmesi için açık ızgara geometrisinde dokunmuş karbon, bazalt, cam gibi tekstil donatılar ve çimento esaslı matris malzemelerin bir arada kullanıldığı kompozit malzemeler yapı elemanlarının güçlendirme çalışmalarında ve betonun dıştan sargılanmasında kullanılmaya başlanmıştır. Sunulan bu tez çalışması kapsamında, standart altı yapılarda sıkça rastlanan kolonların tipik özellikleri göz önüne alınarak düşük dayanımlı beton (basınç dayanımı yaklaşık 10 MPa) ve düz yüzeyli boyuna donatı kullanılarak üretilen tam ölçekli kolonların deprem davranışı ve bu kolonların çimento esaslı kompozitlerle potansiyel plastik mafsal bölgelerinde yapılan dıştan sargılama ile güçlendirilmesi incelenmiştir. Tekstil donatılı çimento esaslı kompozit sistemin çekme davranışını iyileştirmek için literatürdeki mevcut çalışmalardan farklı olarak kırpık cam lifler matris malzemede kullanılmış ayrıca yine bir başka yenilik olarak kırpık lifli matris malzemenin yüzeye uygulanmasında püskürtme yöntemi kullanılmıştır. Püskürtme yöntemi ile uygulama hızı önemli ölçüde artmakta ve işçilikte tasarruf sağlanmaktadır. Tez çalışmasının ilk bölümünde, kullanılacak kompozit sistemin çekme ve eğilme etkileri altındaki davranışını analiz etmek için malzeme karakterizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Bu amaçla ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit, ağırlıkça %5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit ve ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam life ilaveten içinde bir, iki ve üç kat açık ızgara geometrisinde dokunmuş bazalt tekstil donatı bulunan kompozit konfigürasyonları test edilmiştir. Kompozit içindeki kırpık cam lif miktarının ağırlıkça %3.5'tan %5'e çıkmasıyla çimento esaslı kompozit içindeki boşlukların artması sebebiyle kompozitin çekme ve eğilme davranışındaki iyileşme sınırlı düzeyde gerçekleşmiştir. Bu durum dikkate alınarak içinde bazalt tekstil donatı bulunan konfigürasyonlar için matris malzeme olarak ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren harç tercih edilmiştir. Yapılmış olan eksenel çekme deneylerinde; bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlarda bazalt tekstil donatı kat adedi arttıkça çekme dayanımı ve nihai çekme şekildeğiştirmesi değerleri gibi davranış özelliklerinin iyileştiği belirlenmiştir. Çekme deneylerine paralel gerçekleştirilen dört noktalı eğilme deneylerinde de, ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren harç içine yerleştirilen bazalt tekstil donatı bir kattan iki kata yükseldiğinde eğilme gerilmesi ve deformasyon kapasitesinin iyileştiği görülmüştür. Ancak çekme deneylerinde açıkça gözlenen iki ve üç kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar arasındaki iyileşme farkı eğilme deneylerinde ortaya çıkmamıştır. Tekstil donatının (iki veya üç kat) nispeten sınırlı bir kalınlık (25 mm) içine katmanlar arasında eşit mesafe olacak şekilde yerleştirilmesi ile eğilme deneyleri esnasında çekme bölgesinde yer alan ve çekmeye çalışan bazalt tekstil donatı katmanı adedinin anlamlı ölçüde değişmemesi ve bazalt tekstil donatının kompozitin basınç dayanımına etkisinin olmaması bu durumda etkili olmuştur. Tez kapsamında yürütülen araştırmanın bir sonraki aşamasında bazalt tekstil donatılı/donatısız kırpık cam lifli püskürtme harç ile düşük dayanımlı beton numunelerin dıştan sargılanarak güçlendirilmesi incelenmiştir. Bunun için tam ölçekli kesit geometrisinde (çapı 200 mm olan daire, kenar boyutu 200 mm olan kare ve 200 × 300 mm, 200 × 400 mm ve 200 × 600 mm kenar boyutlarında dikdörtgen) 500 mm boyunda toplam 31 adet numune üretilmiştir. Referans ve güçlendirilmiş numuneler monotonik basınç yüklemesi altında test edilmiştir. Tüm kesit tiplerinde ve güçlendirme konfigürasyonlarında (bazalt tekstil donatılı veya donatısız) güçlendirme sonrasında numunelerin basınç dayanımında artış sağlanmıştır. Basınç dayanımındaki artış miktarı daire kesitli numunelerde ve üç kat bazalt tekstil donatının kullanıldığı güçlendirme konfigürasyonunda maksimum olup dikdörtgen kesitli numunelerde kenarlar arasındaki oran büyüdükçe azalmaktadır. Benzer şekilde, nihai şekildeğiştirme değerlerinde de üç kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar için tüm kesit tiplerinde güçlendirme sonrasında artış tespit edilmiştir. Ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif ve bir kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar için kenar oranı iki ve üç olan dikdörtgen kesitli numunelerde nihai şekildeğiştirme değerinde belirli bir artış sağlanamamıştır. İçinde bazalt tekstil donatı bulunmayan, sadece ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit ile yapılan dıştan sargılama sonucunda ise kare ve kenar oranları 1.5, 2 ve 3 olan dikdörtgen kesitlerde nihai şekildeğiştirme referans numunelerden daha küçük kalmıştır. Bu bağlamda, güçlendirme sonrasında betonda nihai şekildeğiştirme değerindeki artışın kare ve kenar oranları 1.5, 2 ve 3 olan dikdörtgen kesitlerde bazalt tekstil donatı miktarı ile alakalı olduğu belirtilebilir. Güçlendirme sonrasında numunelerin eksenel rijitlikleri de bir miktar artmıştır. Bu durum benzer sargılama karakteristiğine sahip lifli polimer kompozitler (FRP) kullanılarak yapılan güçlendirmeye göre önemli bir fark olarak görünmektedir. Elde edilmiş olan deneysel sonuçlardan yararlanılarak, güçlendirilmiş numunelerin basınç dayanımı ve nihai şekildeğiştirme değerlerinin tahmin edilmesi için literatürde verilen bir model modifiye edilerek sargı modeli kurulmuş, bu modelin diğer araştırmacılar tarafından yapılan ve benzer yöntem kullanılarak güçlendirilen numunelerin dayanım ve nihai şekildeğiştirme değerlerinin tahminindeki performansı irdelenmiştir. Tez çalışmasının bir sonraki kısmında, düşük dayanımlı beton ve düz yüzeyli boyuna donatı kullanılarak üretilen standart altı referans ve güçlendirilmiş kolonlar (toplamda 16 tam ölçekli kolon) düşey yük ve depremi benzeştiren tersinir tekrarlı yatay yükleme altında test edilmiştir. Tüm kolonlar eğilme kritik olarak tasarlanmıştır. Test parametreleri etriye aralığı (60 mm, 90 mm, 120 mm, 180 mm), etriye kanca boyu (40 mm, 80 mm), etriye kanca açısı (90, 112.5 ve 135 derece) ve güçlendirme etkisidir. Deneyler esnasında uygulanan eksenel yük/kolon eksenel yük kapasitesi oranı yüksek mertebede olup kolon eksenel kapasitesinin (boyuna donatının katkısı dikkate alınmadan) %45'i veya %53'ü kadardır. Etriye aralığı 60 mm olan ve enine donatı detayının (etriye kanca boyu ve kanca açısı) davranışa etkisinin incelendiği güçlendirilmemiş standart altı kolonların yerdeğiştirme sünekliklerinin etriye kanca açısı ve/veya boyundan bağımsız olarak depreme dayanıklı yapı tasarımı açısından yeterli seviyede olduğu görülmüştür (yerdeğiştirme sünekliği etriye aralığı 60 mm olan kolonların hepsinde 5.5 değerine eşit veya daha büyüktür). Bu durum etriye kanca açısı ve/veya kanca boyundan bağımsız olarak, yeterli sıklıktaki etriyelerin eğilme kritik olarak tasarlanmış düşük dayanımlı düz yüzeyli boyuna donatılı bir kolonda benzer sargı etkisi oluşturabildiğini göstermektedir. Diğer yandan, aynı etriye detayına sahip standart altı kolonlarda etriye aralığı arttıkça (etriye oranı azaldıkça) yerdeğiştirme sünekliği önemli ölçüde azalmaktadır. Benzer şekilde standart altı güçlendirilmemiş kolonların birikimli (kümülatif) enerji tüketme yetenekleri de etriye aralığı arttıkça önemli düzeyde azalmaktadır. Tez çalışmasının standart altı kolonların sunulan kompozit sistemle güçlendirilmesinin incelendiği bölümünde, test parametreleri yukarıda verilen kolonların güçlendirilmiş eşdeğerleri düşey yük ve tersinir tekrarlı yatay yükleme altında test edilmiştir. Güçlendirme sonrasında kolonların göçme modu değişmiş, davranış kolon temel birleşiminde oluşan çatlağın açılıp kapanması ile karakterize edilen "rocking" şeklinde gerçekleşmiştir. Güçlendirilmiş ve referans kolonların deney sonuçları karşılaştırıldığında güçlendirme sonrasında kolonların yerdeğiştirme kapasitesinin, enerji tüketme yeteneğinin, yerdeğiştirme sünekliğinin önemli ölçüde arttığı tespit edilmiştir. Etriye aralığı seyrek olan kolonlarda güçlendirme sonrasında davranışta iyileşme nispeten sık etriyeli kolonlara nazaran daha fazla olarak gerçekleşmiştir. Ek olarak; güçlendirilmiş ve referans kolonların düşey yük ve tersinir tekrarlı yatay yükleme altındaki davranışlarını tahmin etmek için yayılı plastisite ve lif yaklaşımının kullanıldığı doğrusal olmayan modelleme stratejileri sunulmuştur. Son olarak; Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018), ASCE 41-17 (2017) ve Eurocode 8 (2004) yönetmeliklerinde verilen hasar sınırları deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Özellikle göçmenin önlenmesi performans düzeyi için ASCE 41-17'de verilen yaklaşımla yapılan hesaplamaların test edilen tipteki kolonlar için güvensiz tarafta kalabildiği, Eurocode 8 ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde verilen yaklaşımlar kullanılarak yapılan tahminlerin ise oldukça konzervatif olduğu tespit edilmiştir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde verilen mevcut yaklaşımın aksine (mevcut yaklaşımda 90 derece kancalı etriyelerin %30'u hesaplamalarda dikkate alınmaktadır) 90 derece kancalı etriyelerin tamamının dikkate alındığı durumda dahi göçmenin önlenmesi performans düzeyi için yapılan tahminlerin güvensiz olmadığı gösterilmiş, bu tip kolonların deprem performanslarının daha gerçekçi olarak değerlendirilmesi için öneriler yapılmıştır.
Kendiliğinden yerleşen betonlarda ince malzemeve en büyük agrega boyutunun beton özelliklerine ve agrega kenetlenmesine etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-05) Hilmioğlu, Hayati ; Özkul, Mustafa Hulusi ; 501792001 ; Yapı Mühendisliği

Kendiliğinden yerleşen beton (KYB), dökümü esnasında vibrasyon ve sıkıştırma gerektirmeyen, segregasyona uğramadan kendi ağırlığı ile yoğun donatılı bölgelerde bile akma kabiliyeti olan, mekanik özellikleri yönünden normal vibrasyonlu beton (NVB) özelliklerine göre daha üstün özelliklere sahip olan bir betondur. Beton içerisine süperakışkanlaştırıcılarla birlikte çeşitli kimyasal ve mineral katkı maddeleri ilave edilerek, betonun doldurma, ayrışmaya karşı direnci ve geçiş yeteneği arttırılmış, akıcılık, işlenebilirlik, yüksek mukavemet, durabiliteye sahip olma ve geçirimsizlik özelliği ile donma, çözülmeye karşı yüksek direnç özelliği yükseltilmiştir. Özellikle yeni nesil süperakışkanlaştırıcı katkılar yüksek oranda dispersiyon (dağıtma) ve sterik etkilere sahip olduklarından betonun yüksek akıcılık, yüksek geçiş yeteneği ve yüksek doldurma kapasitesi gibi özelliklerini arttırmaktadır. KYB'lerin inşaat teknolojisinde kullanılmaya başlanılmasıyla, inşaat kalitesi artmış, inşaat yapım süresi kısalmış, kalifiye işçi ihtiyacı azalmış, vibrasyon gürültüsü ortadan kalkmış, mimari çizimlerde çok geniş bir alan yaratılmış, daha ince cidarlı beton dökebilme imkanı sağlanmış, yeni uygulamaların önü açılmış ve inşaat maliyetleri azalmıştır. Bu bakımdan KYB'ler beton teknolojisinde bir devrim yaratmıştır. Bu çalışmada 350 kg/m3 sabit miktarda çimento, farklı miktarlarda uçucu kül (UK), kalker tozu (KT), süperakışkanlaştırıcı (SA) ve viskozite katkı maddeleri (VAK) kullanılarak, 10 mm, 16 mm ve 22 mm en büyük agrega boyutunda, KYB özelliğine sahip betonlar üretilmiş ve üretilen bu betonlar üzerinde taze ve sertleşmiş beton deneyleri yapılmıştır. EFNARC (2002) standardında KYB'lerde tasarım oranları ve miktarlarının belirlenmesinde hacımsal oranların kullanılması tavsiye edildiği için deneylerde kullanılan malzeme miktarlarında hacimsal değerler kullanılmıştır. Kalker tozlu karışımlarda, her bir karışım için 350 kg/m3 çimentoya, 100 kg/m3, 200 kg/m3 ve 300 kg/m3 KT ilave edilerek, 450 kg/m3 (350 kg/m3+100 kg/m3), 550 kg/m3 (350 kg/m3+200 kg/m3) ve 650 kg/m3 (350 kg/m3+300 kg/m3) KT'li KYB'ler üretilmiştir. Uçucu küllü karışımlarda ise, her bir karışım için 350 kg/m3 çimentoya, 82 kg/m3, 164 kg/m3 ve 246 kg/m3 UK ilave edilerek, 432 kg/m3 (350 kg/m3+82 kg/m3), 514 kg/m3 (350 kg/m3+164 kg/m3) ve 596 kg/m3 (350 kg/m3+246 kg/m3) UK'lı KYB'ler üretilmiştir. Hacimsal oranlar esas alındığından 100 kg/m3 KT hacım olarak 82 kg/m3 UK'ya karşılık gelmektedir. Bu değerler kullanılarak her bir karışımın sırasıyla 36 dm3, 72 dm3 ve 108 dm3 UK ve KT içermesi ve UK ve KT miktarlarının hacimsal olarak sabit tutulması sağlanmıştır. Deney sonuçları değerlendirildiğinde, taze betonlar üzerinde yapılan birim ağırlık değerlerinin, ek ince malzeme miktarı (EİM) artışına bağlı olarak istikrarlı bir eğilim göstermediği, UK ve KT'li karışımların birim ağırlıklarının birbirine yakın değerler aldığı, çökme-yayılma değerlerinin EİM miktarı ile birlikte arttığı, V-hunisi akış sürelerinin KT'li KYB'lerde daha uzun olduğu, elekte ayrışma değerlerinin sınırlar içinde kaldığı gözlenmiştir. Plastik viskozitenin, KT'li karışımlarda daha büyük değerler aldığı, ancak kayma eşiğinde belirli bir eğilim bulunmadığı anlaşılmıştır. Her iki agrega boyutu için de EİM miktarı artarken basınç dayanımlarının yükseldiği ve UK'lı betonların KT'li ve NVB'lere göre daha yüksek dayanım verdikleri belirlenmiştir. Tüm yarmada-çekme dayanımlarının NVB'lere göre daha yüksek değerler aldığı gözlenmiştir. Tüm KT'li karışımlarda elastisite modülü değerlerinin EİM miktarı artışına bağlı olarak kendi aralarında artan değerler aldığı görülmüş ancak UK'lı karışımlarda belirli bir eğilim gözlenmemiştir. Poisson oranı değerleri KT'li karışımlarda, UK'lı ve NVB'li karışımlara göre biraz daha yüksek elde edilirken süreksizlik sınırı ve çözülme sınırı değerlerinin UK'lı karışımlarda KT ve NVB'lere göre daha yüksek değerler aldığı görülmüştür. Gevrek davranış konusunda önemli parametreler olan süreksizlik sınırı/ basınç dayanım oranlarının tüm karışımlarda % 56-69 sınırları arasında kaldığı, çözülme sınırı/basınç dayanım oranlarının ise % 90'ın üzerinde elde edildiği gözlenmiştir. Bu haliyle tüm karışımların gevrek olarak değerlendirilebileceği sonucuna varılmıştır. Bu çalışmanın ana konusu, NVB'lerde görülen iri agrega kenetlenmesinin KYB'lerdeki etkisini incelemektir. Bilindiği gibi NVB'lerde kesme dayanımı üzerine etki eden faktörlerden birisi de iri agrega kenetlenmesidir. KYB'lerde hem toplam agrega miktarı hem de karışım içindeki iri agrega oranı azaltılmaktadır. Yapılan çalışmada, KYB'lerdeki ince malzeme miktarı (dolayısıyla iri agrega miktarı) ve iri agrega boyutunun kesme (kayma) dayanımına etkisi incelenmiştir. Eğilmede-kesme dayanımı değerleri göz önüne alındığında, tüm KT'li karışımlar eğilmede-kesme değerlerinin UK ve ek ince malzemesiz (EİM*) karışımlara göre daha yüksek değerler aldığı, doğrudan kesme dayanımı değerleri karşılaştırıldığında ise 10 mm agregalı UK'lı betonlarda % 11'e ulaşan düşüş, 10 mm agregalı KT'li betonlarda ve 16 mm agregalı KT ve UK'lı betonlarda ise aynı mertebede veya daha yüksek oranlarda dayanımlar elde edilmiştir. Bu durum, iri agrega oranı azaltılmış, EİM miktarı artırılmış KYB'lerde agrega kenetlenmelerinin genel olarak azalmadığını (10 mm iri agregalı UK'lı doğrudan kesmede % 11 azalma) göstermektedir. Bunun nedeninin artan EİM ile birlikte hem matrisin dayanımının artmasından hem de ara yüzeyin iyileşmesinden kaynaklandığı söylenebilir. Anahtar Kelimeler: Kendiliğinden yerleşen beton, Taze beton özellikleri, Agrega kenetlenmesi, Basınç dayanımı, Yarmada- çekme dayanımı, Eğilmede- çekme dayanımı, Elastisite modülü, Poisson oranı, Süreksizlik sınırı, Çözülme sınırı, Doğrudan kesme dayanımı.
Nano-silika kullanılarak üretilen betonların mekanik, elastik ve inelastik özelliklerinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-28) Türkmenoğlu, Hasan Nuri ; Atahan, Hakan Nuri ; 501142009 ; Yapı Mühendisliği

Beton üretiminde nano silika (NS) kullanımı hakkında yapılan çalışmalar çoğunlukla betonun taze hal özellikleri, temel mekanik özellikleri (basınç ve çekme dayanımları) veya durabilitesi ile ilgili iken, betonun elastik ve elastik olmayan özelliklerinin değişimi ile ilgili yapılan çalışma sayısı çok sınırlıdır. Bu durum göz önünde bulundurularak tez çalışmasının odak noktası, NS kullanımının betonun mekanik, elastik ve elastik olmayan özelliklerine etkisinin detaylı ve sistematik bir şekilde araştırılması olarak belirlenmiştir. Bu bağlamda, kullanılacak deney yöntemlerine ve deneysel parametrelere karar verebilmek için öncelikle bir ön çalışma yapılmıştır. Bu ön çalışmada tek tip mikro silika (MS), tek tip NS ve 2 tip (çakıl ve kum taşı) iri agreganın kullanıldığı sabit su/bağlayıcı (s/b) oranına sahip betonlar üretilmiştir. Ön çalışmadan elde edilen bilgiler ışığında, öncelikle orta ve yüksek dayanımlı olacak şekilde iki farklı su/bağlayıcı oranına (0,55 ve 0,35) sahip, 3 tip iri agrega, 2 farklı boyuta sahip NS ve tek boyutta MS'nin kullanıldığı beton tasarımları yapılmıştır. Farklı dayanıma sahip beton gruplarının her biri kendi içerisinde sabit hamur ve agrega hacmine sahiptir. Böylelikle, betona eklenen mineral katkı, sabit hacme sahip olan çimento hamurunun özelliklerini değiştirmiştir. Diğer yandan, farklı şekil, yüzey ve dayanım özelliklerine sahip olan iri agregaların kullanımında da agrega özelliklerinin etkisi yine sabit olan agrega hacmi dâhilinde gerçekleşmiştir. Böylece hamur fazında veya agrega fazında yapılan değişiklikler daha sağlıklı bir şekilde değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında MS ağırlıkça %8 oranında çimento ile ikame edilerek kullanılmıştır. Ortalama 17 nm ortalama tane boyutuna sahip olan NS17, %0,8, %1,6 ve %2,1 oranlarında, ortalama 35 nm tane boyutuna sahip olan NS35 ise %1,5, %3,0 ve %4,0 oranlarında kullanılmıştır. Bu kullanım oranları belirlenirken hedef her bir adımda kullanılan nano silikalara ait toplam özgül yüzey alanının eşit olmasını sağlamaktır. Örneğin %1,6 oranındaki NS17 ile %3,0 oranındaki NS35'in toplam özgül yüzey alanları eşittir. Ayrıca %8 MS, %0,8 NS17 ve %1,5 oranındaki NS35 yine eşit özgül yüzey alanına sahiptir. Bunlara ek olarak her bir referans karışımı ve mineral katkılı karışımlar üretilirken dere çakılı, kalker veya bazalt olmak üzere 3 farklı iri agrega kullanılmıştır. Böylece çimento hamuru özelliklerinin aynı fakat agrega özelliklerinin farklı olduğu karışımlar elde edilmiştir. Bu karışımlarda kullanılan iri agreganın toplam agrega hacmi içerisindeki oranı %60'tır. Farklı agregaların kullanılmasının temel sebebi ise NS kullanımının çimento hamuru-agrega ara yüzeyi bölgesindeki iyileştirici etkisinin daha iyi bir şekilde belirlenebilmesini sağlamaktır. Çalışmanın buraya kadar bahsedilen kısmında NS ve MS hep ayrı ayrı kullanılmıştır. Farklı boyuta sahip olan NS ve MS'nin birlikte kullanılmasıyla oluşturacakları sinerjik etkiyi de gözlemleyebilmek için ayrı bir çalışma daha gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada da daha önceki tasarımlara paralel şekilde aynı su/bağlayıcı oranlarına sahip tek tip MS ve tek tip NS'nin farklı oranlarda kullanıldığı kombinasyonları içeren betonlar üretilmiş ve aynı deney yöntemleri uygulanarak beton özelliklerine etkileri irdelenmiştir. Çalışma kapsamında üretilen betonlar üzerinde öncelikle taze halde kıvam ve birim ağırlık deneyleri yapılmıştır. Sertleşmiş beton numuneleri üzerinde yapılan deneylerde ise yük ve deplasman kontrollü olmak üzere iki farklı basma cihazı kullanılmıştır. Yük kontrollü basma cihazından basınç dayanımı ve yarmada çekme dayanımı değerleri elde edilirken, deplasman kontrollü basma cihazı kullanılarak ASTM C469 standardında belirtilen yönteme uygun çerçeve sistemi yardımıyla; elastisite modülü, Poisson oranı, süreksizlik gerilmesi, çözülme gerilmesi, tepe yüke kadar absorbe edilen rölatif enerji miktarı gibi değerlerin yanı sıra betonun tepe yük sonrası düşen kol davranışını da içerecek şekilde gerilme-deformasyon eğrileri elde edilmiştir. Taze hal kıvam deneylerinden elde edilen sonuçlar göstermektedir ki, referans karışımla benzer kıvamda beton üretilebilmesi için kullanılan kimyasal katkı miktarı kullanılan mineral katkı oranına ve katkı tipine bağlı olarak ciddi artışlar göstermiştir. Referans karışımlara MS veya NS eklenmesiyle birlikte basınç dayanımı ve elastisite modülü değerlerinin belirgin bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir. Yarmada çekme dayanımı sonuçları irdelendiğinde ise basınç dayanımında meydana gelen artış oranlarının yarmada çekme dayanımında meydana gelmediği, hatta yüksek oranda NS kullanılan karışımlardan elde edilen yarmada çekme değerlerinin referans karışıma göre daha düşük seviyelerde olduğu görülmüştür. Yarmada çekme dayanımın basınç dayanımına oranına bakıldığında ise mineral katkı kullanımıyla bu oranın ciddi bir şekilde azaldığı gözlemlenmiştir. Bu durum betonun gevrekleştiğini göstermektedir. Süreksizlik gerilmesi değerleri de NS kullanımı ile birlikte belirgin artış göstermiştir. Bu sonuçlar betonların lineer elastik bölgelerinin uzayarak daha yüksek gerilme değerlerine kadar devam ettiğini göstermektedir. Ayrıca süreksizlik gerilmesindeki bu artışlar agrega-çimento hamuru ara yüzeyi özelliklerindeki iyileşmenin de bir göstergesidir. Çözülme gerilmelerinde ise belirgin bir artış eğilimi gözlemlenmemiştir. Diğer yandan NS kullanımıyla birlikte tepe yüke kadar absorbe edilen rölatif enerji değerlerinde gözlemlenen azalma açık bir şekilde betonun tepe yük öncesi davranışının lineer-elastik gevrek davranışa doğru yaklaştığını göstermektedir. Tepe yük sonrası düşen kol eğrisinin ise NS kullanımı ile birlikte dikleştiği, yani betonun davranışının daha gevrek hale geldiği belirlenmiştir. Agrega tipinin NS'nin etkinliği ile ilişkisi irdelenecek olursa, NS kullanımı özellikle çakıl agregalı karışımlarda hem basınç dayanımı hem de elastisite modülü değerlerini diğer agrega tiplerine göre daha etkin bir şekilde iyileştirmiştir. Kırma taş agregalı karışımlarda ise basınç dayanımı değerleri genellikle birbirine yakın olmasına rağmen kalker agregalı karışımlardan elde edilen elastisite modülü değerleri, bazalt agregalı karışımlardan elde edilen elastisite modülü değerlerinden daha yüksektir. Son olarak NS ve MS'nin birlikte kullanımının oluşturacağı sinerjik etkinin araştırıldığı çalışmada, basınç dayanımında referans karışıma göre en yüksek artış 28 günde %37'lik yüzdeyle MS ve NS'nin birlikte kullanıldığı karışımdan (MS(%4)+NS35(%2,25)) elde edilmiştir. Bununla birlikte süreksizlik ve çözülme gerilmesi değerlerinde de basınç dayanımı sonuçlarına benzer bir şekilde artış eğilimi olduğu görülmüştür. Ancak betonların elastisite modülü değerlerine bakıldığında önemli bir değişiklik olmadığı gözlemlenmiştir. Yarmada çekme dayanımı sonuçları ise NS ve MS'nin birlikte kullanımının betonu daha ileri seviyede gevrekleştirdiğini göstermiştir. Tüm bunlara ek olarak taramalı elektron mikroskobu ve mikro indentasyon cihazı yardımıyla iç yapı incelemeleri gerçekleştirilmiş ve çalışmada elde edilen deneysel bulgular iç yapı incelemeleri ile desteklenmiştir.
Formwork system selection model using structural equation modeling and rough multi criteria decision-making methods

(Graduate School, 2022-10-12) Terzioğlu, Taylan ; Tatar Polat, Gül ; 501172011 ; Structural Engineering

The formwork system (FWS) is a temporary structure which provides the required geometry and strength to the cured concrete. In addition, the FWS may be the most critical aspect in building construction projects since it may significantly affect the time, cost, quality, safety, and sustainability performance of a building construction project. Therefore, selecting the most appropriate FWS may significantly improve these performance factors in reinforced concrete (RC) construction projects. This dissertation is planned as a cumulative work consisting of five published scientific articles and is framed within the FWS selection problem for RC building construction projects. The main goal of this dissertation is to develop a FWS selection model for building construction projects. For this purpose, the first article (Chapter 2) intends to identify and analyse the different industrial FWS supply chain configurations (SCCs) to minimize lead time and time waste in building construction projects. In addition, the selection of the FWS may depend on several criteria. Therefore, the objective of the second article (Chapter 3) is to identify and summarize the FWS selection criteria in a single body of knowledge by conducting a critical review of the literature. Based on the findings of the second article, the third article (Chapter 4) provided validation and applicability of the previously identified FWS selection criteria in the Turkish building construction sector through a questionnaire study. Furthermore, in the third article, the most important FWS selection criteria were determined, and the perception and perspectives of different construction professionals regarding the importance level of the FWS selection criteria were revealed. Based on the findings of the third article, the fourth article (Chapter 5) utilized a structural equation modeling (SEM) approach to identify the underlying FWS selection criteria groupings and their quantitative relationships. The fifth article (Chapter 6) proposed an integrated multi criteria decision-making (MCDM) model to solve the FWS selection problem, based on the findings of the preceding chapters. In addition, the effectiveness of the proposed approach is validated through a real-life case study. Finally, the dissertation was completed with conclusions derived from the results of these articles and recommendations for further research (Chapter 7). The first article identifies and analyses industrial FWS SCCs using value stream mapping (VSM). The roles and responsibilities of the main stakeholders (e.g., engineer, contractor and FWF) can be represented by the different SCCs. First, three SCCs for the industrial FWS in the Turkish RC construction sector were identified and described as process maps. Then, these SCCs were analysed based on data obtained from a real-life case study using VSM, an effective lean tool for identifying and eliminating waste. The findings indicated that the SCC where the FWF was involved early with the engineer and contractor at the design stage of the building construction project had higher performance (i.e., low time waste and less lead time) than the other SCCs. As a result, the study concluded that early involvement of the FWF in the decision-making process for selecting the FWS is critical for minimizing waste and improving project time performance. Numerous studies have been conducted since the early 1990s to identify the FWS selection criteria and/or to develop MCDM methods to solve the FWS selection problem. To date, however, no research has conducted a critical review of previous literature addressing the FWS selection criteria in building construction projects. The second article fills this important knowledge gap by undertaking a critical literature review utilizing an integrated approach. In the scope of the second article, a total of 26 studies were systematically analyzed, and 35 FWS selection criteria were then identified. These 35 criteria were divided into five main categories: structural design, project specifications, local conditions, supporting organization, and FWS characteristics. The study showed that "speed of construction", "type of concrete finish", and "initial cost of FWS" were the most frequently cited FWS selection criteria in building construction projects. Furthermore, the majority of FWS selection criteria under the structural design and FWS characteristics categories are interdependent, according to interviews. Consequently, these interdependent criteria should not be evaluated separately when selecting the FWS. The findings of the second article provide a comprehensive guide for FWS selection criteria in building construction projects, assisting construction professionals and practitioners (e.g., formwork designers) in selecting the most appropriate FWS for their projects. In the scope of this dissertation and future studies, these criteria may also be utilized in MCDM methods to select the most appropriate FWS for building construction projects. The FWS is selected by construction professionals with varying technical and/or administrative backgrounds. Depending on their motivations, the perspectives and perceptions of construction professionals and companies involved in the FWS selection process may differ. Furthermore, several building structural parameters may significantly impact the FWS selection criteria. Most previous studies investigated the FWS selection criteria only from the contractors' perspective, neglecting potential differences in perspectives and perceptions between construction professionals of different backgrounds. The main objective of the third article is to identify the critical FWS selection criteria, as well as the differences in perception and perspectives regarding the relative importance level of FWS selection criteria among construction professionals and companies specialized in different fields. In this regard, the third article is a continuation of the second since it employs the previously identified 35 FWS selection criteria in a questionnaire study of the Turkish building construction sector. The questionnaire data collected from 222 Turkish construction professionals were statistically analyzed. The findings of the third article revealed that the formwork design and/or formwork sales engineers (FD/FSL) group showed significant statistical differences regarding the FWS selection criteria as compared to all other groups. There were statistically significant differences between formwork and scaffolding companies and employees of these companies and the other groups, particularly among structural design and FWS–FWF characteristics-related criteria. Since involving the FWF with other stakeholder groups during the design phase can improve the performance of a building construction project (see findings of the first article), the perspectives and perceptions of the FD/FSL group or the FWF group should be considered alongside other groups of construction professionals and companies. In addition, the "speed of construction", "hoisting equipment", and "labour productivity" in building construction projects were all affected by project size (i.e., total area of building construction) and total building height. As a result, decision-makers and construction professionals may need to include these FWS selection criteria and the appropriate building structural parameters in the FWS selection process to improve the project's performance factors. Finally, it can be concluded that the third article serves as an additional validation of the applicability of the FWS selection criteria identified in the second article. The impacts of FWS selection criteria groupings, such as structural design and local site conditions, on the FWS selection process investigated in the literature are based primarily on expert knowledge, with no quantitative evidence or connection to the identified FWS selection criteria. Furthermore, the impacts of the selected FWS on time, cost, quality, and productivity performance factors have been primarily investigated using case studies' data. As a result, the main objective of the fourth article is to quantitatively identify the relationships and interdependencies among the FWS selection criterion groupings and their quantitative impacts (i.e., direct and indirect effects) on the performance factors. The questionnaire data from the third article were statistically analyzed, and five latent factors were revealed: FWS-FWF characteristics, structural design, local conditions, cost, and performance indicators. Based on these latent factors, a conceptual framework was constructed, and a SEM approach was used to determine the hypothesized effects of the latent factors. The SEM approach supported all hypothesized direct and indirect effects, with FWS-FWF characteristics having the highest direct effect on performance indicators, followed by its direct effect on cost. Furthermore, the structural design had a significant direct effect on FWS-FWF characteristics and indirect effects on performance indicators and cost. In other words, the effects of the structural design and the local site conditions on the FWS-FWF characteristics and the effects of FWS-FWF characteristics on the cost and the performance indicators are quantified in the fourth article. Therefore, it is considered a substantial contribution to the existing body of knowledge on FWS selection criteria in building construction projects. The main objective of this dissertation was to develop a FWS selection model to improve the performance of RC building construction projects. Therefore, the fifth article concludes the dissertation by proposing an integrated MCDM model based on the findings of the preceding articles in this dissertation. Several MCDM methods have been used in the literature to solve the FWS selection problem. However, none have considered the subjectivity and uncertainty that arise from group decision-making. In this regard, the fifth article proposes an integrated approach employing recently developed MCDM methods with rough numbers to fill this knowledge gap. The integrated approach starts with forming a decision-making team to develop the decision hierarchy. The rough analytic hierarchy process (R-AHP) is then used to calculate rough criteria weights. Subsequently, the rough evaluation based on the distance from average solution (R-EDAS) method is employed to rank the FWS alternatives. Finally, the results are compared using other rough MCDM methods to ensure that the proposed approach is consistent. The proposed approach is used to select the appropriate FWS for a real-life building construction project in Turkey. The integrated approach proved to be effective, and it was suggested that it should be employed in future FWS selection problems.
Dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerde gövdesi boşluklu bağ kirişi kullanımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-11-08) Alçiçek, Haluk Emre ; Vatansever, Cüneyt ; 501152004 ; Yapı Mühendisliği

Bu çalışmada kesme kuvveti etkisinde plastikleşen bağ kirişi gövdesinde oval boşluklar açılarak bağ kirişi dayanımının ve tasarım büyütme katsayısının düşürülmesi, bu sayede çevre elemanların ve birleşimlerinin tasarımında dikkate alınacak iç kuvvetlerin küçültülmesi ve ekonomik bir tasarım yapılması öngörülmüştür. Çalışma kapsamında öncelikle izole bağ kirişleri çevrimsel yükleme altında test edilerek boşluklu bağ kirişlerinin doğrusal olmayan davranışları incelenmiş, sonrasında doğrusal olmayan davranışı belirlenen gövdesi boşluklu bağ kirişlerine sahip yapı modeli üzerinde doğrusal olmayan statik itme analizleri ile zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler gerçekleştirilerek, gövdesi boşluklu bağ kirişi kullanımının yapı davranışı üzerine olan etkileri incelenmiştir. Çalışmanın deney kapsamı, malzeme çekme testleri ve izole bağ kirişi çevrimsel yükleme testleri olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Bağ kirişi numunelerinin hazırlandığı IPE200 enkesitli profilin gövde ve başlık enkesit parçasından üçer adet olmak üzere toplamda altı adet kupon numune alınmış ve çekme testi uygulanarak malzeme davranışının karakteristik özellikleri belirlenmiştir. İzole bağ kirişi deneylerinde IPE200 enkesitli profilden imal edilen ve her biri 500mm uzunluğunda olan sekiz adet bağ kirişi yarı-statik tekrarlı tersinir yükleme altında test edilmiştir. İki adet boşluksuz ve 6 adet farklı boşluk yerleşimine ve geometrisine sahip bağ kirişi test sonuçları değerlendirilmiş, değerlendirme sonucunda boşluk içermeyen referans numunenin TBDY 2018'de belirtilen yeterli dönme kapasitesine (0,08rad.) ulaştığı, boşluklu numunelerden, sadece orta iki panel bölgesinde boşluk bulunan numunelerin çok zayıf performans gösterdikleri, tüm panel bölgelerinde boşluk bulunan numunelerin ise (bir tanesi hariç) 0,07rad. dönme kapasitesine ulaştıkları görülmüştür. Ayrıca pekleşme katsayılarının %10 civarında düştüğü gözlenmiştir. İzole bağ kirişleri sonlu eleman modellerinin analizlerinde referans numune, iki adet gövdesi boşluklu bağ kirişi (iki panel bölgesinde boşluk bulunan gruptan bir örnek, tüm panel bölgelerinde boşluk bulunan gruptan bir örnek) Abaqus yazılımı ile modellenerek deneysel çalışmada kullanılan yükleme protokolü altında sonlu eleman analizleri gerçekleştirilmiştir. Kırılma davranışını da içeren sonlu eleman modellerinin her üç örnekte de hem dönme-kesme kuvveti eğrileri açısından, hem de şekildeğiştirme formu açısından deney numunelerinin davranışlarını temsil edebildiği gözlenmiştir. Gövdesi boşluklu bağ kirişleri kullanımının yapı davranışı üzerine olan etkilerinin araştırılması amacıyla geliştirilen izole bağ kirişi modelleri ile yapı sistemi analitik modelleri için OpenSees yazılımından yararlanılmıştır. Bu yazılım yardımıyla bağ kirişlerinin davranışı, her iki ucunda eksenel, kesme ve eğilme davranışlarını temsil etmek üzere boyları sıfır olan üç adet yay ve her iki uç arasında bağ kirişi uzunluğu kadar rijit bir çubuk eleman tanımlanarak temsil edilebilmektedir. Bunun için her bir yayın kuvvet/eğilme momenti-şekildeğiştirme/dönme eğrileri elde edilmiştir. Her bir yayın davranış (etki-şekildeğiştirme) modeli için deneysel sonuçlar ile kuramsal esaslara dayalı olarak elde edilen rijitlik ve dayanım ifadelerinden yararlanılmıştır. İlk olarak bağ kirişi modelleme yaklaşımının doğrulanması amacıyla, bağ kirişi modellerinin analizleri sonucunda elde edilen kesme kuvveti-dönme eğrileri, deneysel çalışmadan elde edilen eğrilerle karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmada eğriler arasında yeterli düzeyde bir uyum olduğu görülmüştür. Gövdesi boşluklu bağ kirişleri kullanımının yapı davranışı üzerine olan etkilerinin araştırılması amacıyla, iki tanesi gövdesi boşluklu bağ kirişleri içermek üzere, üç adet dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistem esas alınmıştır. Bu çerçeve sistemler bina türü bir yapı sisteminin yatay yük taşıyıcı sistemini oluşturmaktadır. Sistemlerden biri tipik bir dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistemi olarak boyutlandırılmıştır. İkinci tip sistemde eleman enkesitleri değiştirilmeden sadece gövdesi boşluklu bağ kirişleri kullanılmış, diğerinde ise, gövdesi boşluklu bağ kirişi kullanılmakla beraber elemanların enkesitleri yeterli güvenlik düzeyini sağlayacak şekilde güncellenmiştir. Gövdesi boşluklu bağ kirişlerinde boşluk geometrileri öngörülen tasarım esasları çerçevesinde oluşturulmuş, rijitlik ve dayanım özellikleri, Sap2000 yazılımı ile gerçeklestirilen yapısal analizlerde ve dayanım kontrollerinde dikkate alınmıştır. Tasarım hesapları sonucunda gövdesi boşluklu bağ kirişi kullanılması durumunda DMÇÇÇ ağırlığının %10 oranında azaldığı görülmüştür. OpenSees yazılımı ile gerçekleştirilen doğrusal olmayan statik itme analizlerinde; yatay kuvvetler, çerçeve sistemler göçmeye ulaşana kadar birinci mod ile uyumlu tek doğrultuda artan şekilde uygulanmıştır. Analizler sonucunda çerçeve sistemlerin tepe yerdeğiştirmesi-taban kesme kuvveti eğrileri elde edilerek dayanım fazlalığı katsayısı, D değerlendirilmiştir. Buna göre tipik dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistem için 2,96 olarak bulunan dayanım fazlalığı katsayısı, gövdesi boşluklu bağ kirişleri kullanılması durumununda 1,91 ve 1,92 olarak bulunmuştur. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistemlerin göreli kat ötelemeleri ve bağ kirişi dönme açılarının değerlendirilmesi amacıyla, zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerden yararlanılmıştır. Bu amaçla, yapı özellikleri ile uyumlu olacak şekilde onbir adet deprem ivme kaydı seçilmiş ve tasarım spektrumuna uygun olarak spektral uyuşum sağlanacak şekilde dönüştürülmüştür. Bunun için SeismoMatch yazılımından yararlanılmıştır. Dinamik analizlerden elde edilen sonuçlara göre, her üç modelde de göreli kat ötelemeleri ve bağ kirişleri dönme açılarının sınır değerleri aşmadığı, dayanım açısından incelenen çevre elemanların ise elastik düzeyde kaldığı görülmüştür.
Karışık sonlu elemanlar yöntemiyle düzlem kompozit eğri eksenli çubukların geometrik doğrusal olmayan davranışlarının analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-06) Kömürcü, Sedat ; Doğruoğlu, Ali Nuri ; 501172009 ; Yapı Mühendisliği

Tez çalışması kapsamında elde edilen fonksiyonellerin, tabakalı kompozit yapılardan meydana gelen çok çeşitli mühendislik yapılarına uygulanabilir olmalarından dolayı, kullanım alanları oldukça geniştir. Çalışmanın giriş bölümünde daha önce yapılan çalışmalar hakkında literatür bilgisi verilmiştir. Bu amaçla, kompozit malzeme kavramının kullanıldığı ilk çalışmalar temel alınarak güncel çalışmalardaki kompozit malzeme uygulamaları kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Literatür araştırması sonucunda elde edilen veriler ışığında denilebilir ki; tabakalı kompozit eğri eksenli çubukların geometrik açıdan doğrusal olmayan analizleri konusunda yapılan çalışmalar ve örnekler oldukça sınırlı olup, enerji tabanlı fonksiyonellerin kullanıldığı doğrusal olmayan denklemlerle çalışmanın güçlüğü nedeniyle yapıların analizleri yapılamamıştır. Kompozit yapıların, kendilerine kullanım alanı bulduğu inşaat, makina hatta tıp alanlarında bu yapıların geometrik doğrusal olmayan analizlerinin yapılabilmesi ve yüksek hassasiyette sonuçların elde edilmesi üzerine yapılan çalışmalar günümüzde devam etmektedir. İkinci bölümde, çalışmanın malzeme kısmını oluşturan tabakalı kompozit yapılar hakkında bilgiler verilmektedir. Kompozit malzemelerin türleri, kullanım alanları ve yapısal özellikleri hakkında bilgiler sayesinde bu yapılara bir genel bakış yapılmaktadır. Ortotrop özellik gösteren tabakalı kompozit yapıların malzeme özelliklerinin incelenmesi adına malzemelerin rijitlik matrislerinin elde edilmesi açıklanmaktadır. Elde edilen fonksiyonellerin tabakalı kompozit çubuklara uygulanmasında kullanılan bünye bağıntılarının anlaşılması adına bu bölümde sunulan bilgiler önem arz etmektedir. Üçüncü bölümde, bu çalışma kapsamında tabakalı kompozit çubukların geometrik doğrusal olmayan analizlerinde kullanılmak üzere dört adet karışık sonlu elemanlar tabanlı fonksiyonel yapının elde edilmesi açıklanmaktadır. Birinci fonksiyonel; lokal koordinat sisteminde Bernoulli-Euler çubuk teorisinin kullanıldığı yapıdır. İkinci fonksiyonel; Kartezyen koordinat sisteminde Bernoulli-Euler teorisinin kullanıldığı yapıdır. Üçüncü fonksiyonel; lokal koordinat sisteminde Timoshenko çubuk kuramının kullanıldığı yapıdır. Son olarak dördüncü fonksiyonel; Kartezyen koordinat sisteminde Timoshenko çubuk kuramının kullanıldığı yapıdır. Elde edilen fonksiyonellerin barındırdıkları kinematik yapılar bu tez çalışması kapsamında oldukça detaylı olarak verilmektedir. Bu sayede mevcut tez çalışması, bu alanda çalışma yapmak isteyen araştırmacılar için oldukça verimli bir kaynak olmaktadır. Dördüncü bölümde, sonlu elemanlar yöntemiyle ilgili bazı temel açıklamalar verildikten sonra çalışmada kullanılan Hermite ve Lagrange şekil fonksiyonları sunulmaktadır. Çalışmada dört nodlu Hermite ile beş nodlu Lagrange şekil fonksiyonları kullanılmaktadır. Daha sonra çözüm yöntemi olarak kullanılan artımsal formülasyon yapısı açıklanmaktadır. Bu amaçla Fonksiyonel III olarak elde edilen fonksiyonel üzerinden yöntemin temel prensipleri uygulamalı olarak belirtilmektedir. Artımsal formülasyon yapısında kullanılan başlangıç konum, komşu konum ve temel konum kavramları açıklanmaktadır. Ayrıca, bu bölümde geometrik doğrusal olmayan analizler konusunda önemli görülen bazı bilgilendirmeler de sunulmaktadır. Bu bölümde verilen bilgiler, elde edilen fonksiyonellerin örnek problemlere uygulanmasına yönelik bilgilerdir. Beşinci bölümde, elde edilen fonksiyonellerin test problemleri üzerinde gösterdiği performans analiz edilmektedir. Hazırlanan sonlu eleman yazılımı ile hem literatürden elde edilen deneysel ve sayısal problemler çözülerek fonksiyonellerin doğrulanması yapılmaktadır hem de farklı sınır koşulları, geometriler ve yükler altında örnekler çözülmektedir. Bu amaçla fonksiyoneller hem doğru eksenli çubuklar hem de eğri eksenli çubuklar üzerinde test edilmektedir. Çözülen problemlerde çubukların simetrik tabakalanma ve asimetrik tabakalanma durumları da göz önüne alınmaktadır. Çeşitli sınır koşulları altında, tekil yüklü, tekil moment yüklü ve yayılı yüklü tabakalı kompozit çubukların geometrik doğrusal olmayan analizleri sunulmaktadır. Yapılan analizler sonucunda, yüklemeler sonucunda meydana gelen deplasmanlar çizelgeler halinde sunulmakta, nodal değerler ise grafikler halinde verilmektedir. Karışık sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak elde edilen fonksiyonellerde, deplasman değerleri doğrudan elde edilmekle kalmaz, aynı zamanda normal kuvvet, kesme kuvveti ve moment gibi iç kuvvetler de bir düğüm noktası bilinmeyeni olarak elde edilmektedir. Fonksiyonellerin, çözülen sayısal örnekler sonucunda hassas sonuçlar elde ettiğinin vurgulanması yerinde olacaktır. Sayısal örneklerin çözümlerindeki hassasiyet, elde edilen fonksiyonellerin tabakalı kompozit çubukların geometrik doğrusal olmayan problemleri çözmedeki başarısını göstermektedir. Altıncı bölüm, çalışmanın sonuç bölümünü oluşturmaktadır. Bu kısımda çalışmanın uygulama alanı, çalışmadan elde edilen bulgular ve yapılması düşünülen ileri çalışmalar alt başlıklar halinde sunulmaktadır. Tabakalı kompozit çubukların geometrik açıdan doğrusal olmayan analizlerini yapabilmek için elde edilen fonksiyonellerin hem Kartezyen hem de lokal koordinatlar da verilmesi sayesinde çalışmanın uygulama alanı bir çok mühendislik uygulamalarına uyarlanabilmektedir. Fonksiyonellerde sınır terimlerinin kullanılması sayesinde elde edilen sonuçların hassas bir seviyede olduğu görülmektedir. Düzlem eğri eksenli çubukların analizlerinde elde edilen fonksiyonellerin, geometrik olarak doğrusal olmayan çubuk problemlerini çözmede oldukça etkili olduğu görülmektedir. Çubukların büyük yer değiştirme analizinde fonksiyonellerin verimliliği, hem kesin çözümler hem de literatürdeki sayısal sonuçlar ile uyum içindedir. Fonksiyoneller, kompakt matematiksel yapıları sayesinde farklı doğrusal olmayan kiriş problemlerini çözmek için pratik olarak uyarlanabilmektedir. Günümüz mühendislik uygulamalarında daha ince kesitli narin malzemelerin kullanımı oldukça yaygındır. Bu çalışmada elde edilen fonksiyonel yapılar kullanılarak daha az malzeme kullanılarak elde edilen narin kompozit yapıların doğru şekilde analizleri yapılabilmektedir. Analiz sonuçlarından da görülebileceği üzere elde edilen fonksiyonellerin inşaat, makine, havacılık ve uzay mühendisliği gibi alanlarda uygulama sahası oldukça geniştir. Bunun yanında biyoloji ve tıp alanlarında da doku vb. yapılarda kullanılmak üzere biomalzemelerin tasarımlarında tabakalı kompozit yapıların geometrik doğrusal olmayan analizlerini yüksek hassasiyetle yapabilecek fonksiyonellere ihtiyaç duyulmaktadır. Ek olarak, fonksiyoneller genel ve tüm matematiksel formlarıyla verildikleri için yeni ve modern malzemelerin oluşturduğu çubuk sistemlerin analizlerinde de elde edilen fonksiyoneller bazı uyarlamalar sonrasında kullanılabilir. Sonuç olarak, bu çalışma sayesinde tabakalı kompozit çubukların geometrik doğrusal olmayan analizlerinin yapılabilmesi amacıyla karışık sonlu elemanlar metoduyla hem Kartezyen hem de lokal koordinat takımlarını esas alan hem de Bernoulli-Euler ve Timoshenko çubuk teorileri göz önüne alınarak dört adet fonksiyonel yapı ortaya konularak bu yapıların hazırlanan sonlu eleman programı vasıtasıyla tabakalı kompozit çubuk problemlerine uygulanması mümkün olmaktadır.
Bingöl ili şehir merkezindeki binalarda deprem performansı, yapısal riskler ve kayıpların incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-14) Nemutlu, Ömer Faruk ; Sarı, Ali ; Balun, Bilal ; 501192011 ; Yapı Mühendisliği

Türkiye bir deprem ülkesidir. Sınırları içerisinde Dünya'da bir çok araştırmacının ilgisini çeken aktif faylar mevcuttur. Geçmişten günümüze kadar Kuzey Anadolu Fay Zonu(KAFZ) ve Doğu Anadolu Fay Zonu(DAFZ) yüksek sismisitesi nedeniyle ülkenin büyük bir bölümünü tehdit eden depremler üretmiştir. 1939 Erzincan Depremi, 1971 Bingöl Depremi, 1992 Erzincan Depremi, 1999 Gölcük Depremleri, 2003 Bingöl Depremi, 2020 Elazığ Depremi ve 2023 yılında meydana gelen Kahramanmaraş Depremleri bu faylar üzerinde meydana gelmiş önemli depremlerdir. Bu depremlerde depremin etkilediği bölgelerdeki yapılar büyük hasarlar görmüş ve yapısal hasar kaynaklı can kayıpları olmuştur. Can kayıplarının yanında deprem kaynaklı hasarlar nedeniyle ciddi maddi kayıplar da meydana gelmiştir. Maddi ve manevi kayıplar, ülkemizde gelecekte meydana gelmesi muhtemel depremlere hazırlıklı olmamız gerektiğini göstermiştir. Aktif fayların büyük bir bölümünü sınırları içerisinde bulunduran Doğu Anadolu Bölgesi, ülkemizin depremler nedeniyle zarar gören bölgelerin başında gelmektedir. Bingöl ili, Doğu Anadolu Bölgesinde KAFZ ve DAFZ'nın kesiştiği ve bu fay zonlarının başlangıcı olan noktaları sınırları içerisinde bulundurması nedeniyle deprem tehlikesi ve deprem risklerinin değerlendirilmesi açısından öncelikli şehirlerden biridir. Literatürdeki bilgilerden yola çıkılarak güneyinde ve kuzeyinde sismik boşluklar bulunmaktadır. Bu sismik boşluklarda depremlerin olması Bingöl ili şehir merkezini doğrudan etkilemesi beklenmektedir. Bu sismik boşluklarda meydana gelmesi muhtemel depremlere hazırlıklı olunması gerekmektedir. Olası depremler sırasında yapıların nasıl davranacağı, yapıların hasar görebilirliklerinin belirlenmesi ve meydana gelebilecek kayıpların değerlendirilmesi amacıyla bu tez çalışması hazırlanmıştır. Tez çalışması hazırlanırken ilk olarak şehrin zemin özellikleri ve çalışmada kullanılacak enerji odaklı parametreler elde edilmiştir. Dayanım odaklı deprem parametrelerine bir alternatif olacak şekilde depremin en büyük tepkisinin yanında depremin süresini de dikkate alan enerji parametreleri bu çalışmada elde edilmiş, enerji odaklı spektrumlar ile dayanım odaklı spektrumlar karşılaştırılmıştır. Çalışma kapsamında, giriş enerjisine eşdeğer ivme parametresi geliştirilerek depremin etkili süresini dikkate alan efektif enerji parametreleri önerilmiştir. Bu parametreler literatürde kullanılan enerji parametrelerine alternatif olacağının yanında dayanım odaklı parametrelere de alternatif deprem parametreleridir. Efektif yaklaşım ile yapısal analizlerdeki iş gücü ve zaman kaybının en aza indirgenebileceği görülmüştür. Bu çalışmanın devamında çalışma sahası olarak deprem riskinin yüksek olduğu Bingöl ili belirlenmiş ve şehirdeki konut yapı stoku envanteri çıkarılmıştır. Bu aşamada sokak taramasından elde edilen yapısal veriler ile değerlendirme yapılmış ve yapılar olumsuzluk parametrelerine göre sınıflandırılmıştır. Sokak taraması yöntemi sonuçlarına göre düşük performans puanına sahip binaların Bingöl ili şehir merkezindeki yaşlı yapı stokuna sahip mahallelerde olduğu belirlenmiştir. Sonrasında, sokak taraması sonucunda riskli olarak belirlenen 32 binanın lineer olmayan zaman tanım alanındaki analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, Bingöl ilinin depremselliğini ve fay mekanizmasını yansıtacak 36 adet deprem kayıdı seçilmiş ve analizlerde kullanılmıştır. Ayrıca bina modellemeleri temin edilen yapı projeleri yardımıyla gerçekleştirilmiş ve malzeme özellikleri tanımlanmıştır. Üçüncü aşamada ise kırılganlık eğrileri geliştirebilmek için şiddet ölçüsü, hasar limitleri ve hasar durumları dayanım ve enerji odaklı olmak üzere 4 deprem parametresi üzerinden belirlenmiştir. Çalışmada dikkate alınan spektral ivme parametresi ve enerji odaklı Ai ve Aa parametreleri yapıların 1.moduna ait periyot değerleri üzerinden elde edilmiştir.Hasar sınıflarının ve seviyelerinin belirlenmesi aşamasında mühendislik parametresi olarak literatürden farklı bir şekilde analizlerden elde edilen plastik mafsal verileri değerlendirmeye alınmıştır. Yapısal analizler sonucunda elde edilen plastik mafsal yüzdeleri kolon ve kiriş elemanlarda meydana gelen plastik mafsalların % cinsinden değerleri dikkate alınarak kullanılmıştır. Kırılganlık eğrilerinden elde edilen veriler yorumlanmıştır. Elde edilen kırılganlık eğrileri 2 farklı yaklaşımla gruplandırılmış, bu gruplandırmalardan biri incelenen her binanın kırılganlık eğrisinin dağılımına göre yapılırken, diğer gruplandırma ise incelenen yapılarda gözlemlenen yapısal olumsuzluk durumlarına göre gruplandırılmıştır. Bu kırılganlık eğrileri alt sınıflara ayrılarak Bingöl ilindeki yapıların davranışını yansıtan hasar görebilirlik eğrileri olduğu görülmüştür. Kırılganlık eğrileri ve azalım ilişkileri kullanılarak 3 farklı senaryo deprem durumu için Bingöl ili kayıp değerlendirmesi gerçekleştirilmiştir. Kayıp değerlendirmesi sonuçlarına göre, depremin günün hangi saatinde meydana geleceği, senaryo depremlerin inceleme sahasına olan mesafesi ve deprem parametrelerinin değerlerinin yükselmesi meydana gelecek can ve mal kayıplarını etkilemektedir. İncelenen senaryo depremlerden Palu senaryo depremine göre en yüksek can ve mal kayıpları meydana geldiği görülmüş, ekonomik kayıpların çok yüksek değerler aldığı belirlenmiştir. Yedisu depremi değerlendirilen kayıpların tamamı için en düşük değerleri verirken Palu senaryo depremi en yüksek kayıp değerleri vermiştir. İncelenen 4 deprem parametresinden Sa parametresi en yüksek kayıp değerlerini verirken pga parametresi yapısal özelliklerden etkilenmemesi nedeniyle en düşük değerleri vermiştir. Ayrıca incelenen yapı stokundaki yapı periyotları arttıkça kayıplar azalmaktadır. Depremin gece meydana gelmesinin gündüz meydana gelmesine göre daha yüksek kayıplar meydana getireceği görülmüştür. Kayıp değerlendirmesi sonuçlarının değerlendirme aşamasındaki yapı stoku ve senaryo deprem durumlardan önemli şekilde etkilendiği görülmüştür. Çalışmanın başlangıcında önerilen enerji odaklı deprem parametrelerinin günümüzde kullanılan dayanım odaklı parametrelere iyi bir alternatif olacağı net bir şekilde görülmüştür. Deprem parametreleri üzerinden yapılan değerlendirmede genel olarak diğer çalışmalardan farklı bir şekilde enerji odaklı deprem parametreleri pga parametresinden daha yüksek Sa parametresinden daha düşük değerler alarak ortalama değerleri vermektedir. Parametreler içerisinde optimum değerler alması deprem davranışından enerji odaklı parametrelerin daha iyi etkilendiğini ve sonuçları yansıtmada daha güçlü olduğunu göstermektedir. Ayrıca, enerji odaklı parametrelerin kırılganlık eğrilerinde dayanım odaklı parametrelere paralel sonuçlar vermesi hasar görebilirlik açısından da iyi bir alternatif olduğunu göstermiştir. Sonuçlar incelenmiş, elde edilen sonuçlar gerekçeleriyle irdelenmiştir.
Investigation of in-plane and out-of-plane seismic behavior of aac infill walls with innovative bed-joint reinforcement configurations

(Graduate School, 2023-07-14) Halıcı, Ömer Faruk ; İlki, Alper ; 501162005 ; Structural Engineering

The infill walls, which are widely used in reinforced concrete (RC) structures as separators between areas and thermal insulators, in general, are made of brittle materials and are often overlooked in the structural design procedures without performing comprehensive safety assessments. Recent earthquakes (e.g., 2009 L'Aquila, 2011 Van, 2020 Izmir and 2023 Kahramanmaras) indicated that infill walls can be subjected to severe damages which results in significant injuries and life losses. In addition, failure of an infill wall may cause serious damages to other non-structural elements and costly equipment (i.e. in hospitals, laboratories and offices) which may disrupt the functionality of critical facilities that are intensively needed after destructive earthquakes. In addition to this, considering the fact the nonstructural content of buildings covers the majority of the total building cost, the safety assessment and performance enhancement of infill walls have a respectable contribution to reduce the economic burden after seismic events. During seismic events, the infill walls are subjected to both in-plane (IP) and out-of-plane (OOP) actions. Consequently, the prior IP damage in the infills due to earthquake actions is found to reduce the OOP capacity of the infill walls, which causes the expulsion and collapse of the infills. Even though seismic design codes enforce safety checks in the IP and OOP direction of infills separately, the effect of IP damage on the OOP performance of infills is not considered. Enhancing the seismic performance of infill walls is crucial for creating a resilient building environment. There are various methods available to improve the infill performance under seismic actions, including the external application of fiber reinforced polymers and the use of flexible joints between infills and the structural frames. One practical and effective solution for enhancing the OOP performance of infill walls is the utilization of bed-joint reinforcement. This approach was initially explored in the last quarter of the 20th century for infill panels and continues to be the subject of ongoing scientific research projects. The industry is also developing new types of bed-joint reinforcements, such as cord reinforcements and polymer meshes. During construction, bed-joint reinforcement is applied to the infills by placing horizontal reinforcement on top of a completed infill course before continuing with the assembly of the next course. The reinforcement area and vertical spacing can be adjusted based on the wall's design requirements. This thesis specifically focuses on evaluating the performance improvements achieved by utilizing new-generation bed-joint reinforcement systems in infill walls from a structural engineering perspective. The works carried out in this Ph.D. project aim to assess the enhancements in strength, stiffness, and energy dissipation capacity achieved by employing both traditional and new-generation bed-joint reinforcement systems in infill walls. Additionally, the works seek to evaluate the potential delay in damage propagation resulting from the use of bed-joint reinforcement, as the condition of infills plays a crucial role in the serviceability of earthquake-damaged buildings. The project also investigates the impact of pre-existing IP damage on the OOP response of infill walls. To ensure design reliability, the experimental strengths are compared with the strength values calculated according to Eurocode 6, aiming to determine whether the lack of consideration for prior IP damage in the design of infill walls leads to conservative or unconservative design strength values. To achieve these purposes the objectives of the research are as follows: (i) execution of full-scale experimental tests to investigate the effect of bed-joint reinforcement on the IP and OOP performance of infill walls from strength, damage propagation and energy dissipation capacity points of view; (ii) experimentally observing the effects of prior IP damage on the OOP response of the infill walls; (iii) analytical evaluation of the experimental OOP strength values with the capacities obtained from the methodology adopted in Eurocode 6; (iv) development and validation of a numerical modeling approach that can sufficiently represent the specimen responses, which would be used to generalize the experimental findings. Although infill walls can be constructed using a variety of infill units (such as hollow clay bricks, clay bricks, hollow concrete blocks, and Autoclaved Aerated Concrete (AAC), etc.) with various thicknesses, the seismic performance of 150 mm thick AAC infill walls is the main emphasis of this thesis. The major reason for this is that the number of studies evaluating the response of AAC infills during earthquakes is rather limited, and those investigating the response of AAC infills dealt with relatively thicker walls. Additionally, one of the most typical infill layouts utilized in Turkey is AAC infill walls with a thickness of 150 mm. Two types of bed-joint reinforcement configurations are used to investigate their contribution to the OOP performance of infill walls namely truss-type and cord-type. After introducing the research motivations and scope of the thesis (Chapter 1), a literature review study is conducted in Chapter 2. Past experimental research items investigating the IP/OOP interaction and those evaluating the benefits of using bed-joint reinforcement are reviewed. The results of earlier experimental research showed that the OOP strength of infills is decreased as a result of the IP effects of the seismic events, which increases their vulnerability. It is currently difficult to make a thorough and quantitative conclusion from the existing research because of the variability in specimen geometries, infill unit types, and the applied IP drift levels prior to the OOP testing. In addition, in the light of the previous experimental research, the use of bed-joint reinforcement is found to substantially contribute to the OOP performance of infill walls. There is a need to investigate the seismic performance enhancement of bed-joint reinforcement to the relatively thin AAC infill walls under parametric IP/OOP interaction. In Chapter 3, the details of the experimental test setup and instrumentation, which enables the IP and OOP loading of the specimens without reassembling are presented. The reinforcement details of the full-scale RC frame, which is used to surround the infill walls, are presented together with material test results. The mechanical properties of the bed-joint reinforcements are presented, and the reinforcement configurations of the specimens are given. The test matrix covers 8 infill wall specimens. All specimens are tested in the OOP direction, and 5 of them are also imposed to cyclic IP displacement reversals up to 0.005 and 0.010 drift ratios. The loading protocols followed in the experimental test scheme included cyclic IP displacement reversals and cyclic OOP displacements. The OOP displacements are applied only in the pushing direction. Chapter 4 is dedicated to the presentation of the full-scale experimental test results. The specimen responses in the IP (if tested) and OOP directions are evaluated and force-displacement relationships measured during the experimental tests are presented. Also, key damage observations in the IP and OOP tests are presented considering the performance criteria given in design codes and performance evaluation guidelines. In Chapter 5, a comprehensive evaluation of the experimental observations is presented. The IP and OOP responses of the specimens are evaluated whether the presence of bed-joint reinforcement alters and improves the specimen response under representative seismic actions. Based on the experimental responses of the specimens, the effect of various prior IP displacement reversals on the OOP performance of infill walls is evaluated. In addition, analytical calculations for the OOP capacities are performed and the experimental responses are compared with the capacities calculated according to Eurocode 6. The experimental results indicated that the use of flat-truss and cord-type bed-joint reinforcement provides OOP strength enhancement for infill walls ranging from 21.5% to 36.8% compared to the undamaged specimens in the IP direction. In addition, the damages that are formed through the application of 0.005 IP drift ratio, which is the upper limit for service requirements defined in Eurocode 6, resulted in 30.2-36.3% reduction in the OOP strength of infill specimens. When the prior IP drift ratio is increased to 0.010, the OOP strength reduction is ranging between 40.5% and 45.0% compared to that of the undamaged specimens in the IP direction. In Chapter 6, a numerical modeling methodology that has the ability to represent the specimen responses in the IP and OOP directions is developed. Simplified micro modeling approach is adopted in the model development processes. The model is first validated and evaluated through the IP and OOP experimental test results from strength and damage propagation points of view. The observations indicated that the model has a great potential to represent the damage formation of AAC infill walls in the IP and OOP directions. The major weakness of the developed approach is the representation of pinching in the IP direction and the initial stiffness in the OOP direction. Details and potential reasons for these deficiencies are explained in detail. Chapter 7 comprises of the general conclusions obtained from the experimental tests and numerical analyses regarding the IP and OOP response of the AAC infill walls. Additionally, in the light of the observations, recommendations for future studies are presented.
Kiriş-kolon birleşim bölgelerinin ileri teknoloji malzemelerle güçlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-12-14) Cansunar, Sinan Murat ; Güler, Kadir ; 501932016 ; Yapı Mühendisliği

Ülkemizin mevcut betonarme binalarında görülen en önemli sorunlarından bazıları, düşük beton basınç dayanımına sahip olması, donatıların yüksek karbonlu üretilmesi, kritik bölgelerde yeterli enine donatıların bulunmaması ve aderans koşullarının sağlanmamasıdır. Bu olumsuzluklardan dolayı binanın dayanım ve süneklilik kapasiteleri azalmakta, deprem etkisinde hasarlar oluşmakta ve binalarda can kaybına neden olan kısmi veya toptan göçmeler görülmektedir. Tez çalışmasında, basınç dayanımı düşük ve basınç dayanımı normal betonarme çerçevelerin kiriş-kolon birleşimleri yerine, potansiyel plastik mafsalların meydana geleceği kiriş ve kolonların kiritik uç bölgeleri güçlendirilmiştir. Betonarme çerçeve sistemin kiriş ve kolon kritik uç bölgelerinin çimento esaslı harçla birlikte uygulanan karbon esaslı kompozitle sarılarak, yatay yük taşıma kapasitelerinin arttırılıp, daha sünek davranması, çerçevenin mukavemetinde önemli ölçüde azalma ve kararsız denge olmaksızın, deprem sırasında ortaya çıkan enerjinin büyük kısmını elastik sınırın ötesinde, elastik olmayan davranışla ve tersinir dönüşümlü büyük şekildeğiştirmelerle yutma yeteneği araştırılmıştır. Kiriş-kolon birleşimlerinin, günümüzde şiddetli depremler etkisinde doğrusal olmayan davranış için tasarlanan betonarme çerçevelerin kritik bölgeleri olduğu varsayılmaktadır. Birleşimin hemen üstündeki ve altındaki kolonlarda ve kirişlerde meydana gelen eğilme momentleri sonucu birleşimlerde, kiriş ve kolonlarda büyük yatay ve düşey kayma gerilmeleri meydana gelmektedir. Bu birleşim bölgeleri eğer doğru tasarlanmadıysa, büyük kesme hasarları kaçınılmaz olmaktadır. Bu çalışmada, yeni nesil karbon esaslı liflerin çimento esaslı harçla beraber, kiriş-kolon birleşim bölgelerinden olan kiriş ve kolonların kritik uç bölgelerinin sargı etkisinin katkısının deneysel çalışmalarla binanın kesit sünekliliğini, eleman sünekliliğini, sistem sünekliliğini, birbiri ile ilişkili ve etkileşimli olduğu araştırılmıştır. Bu güçlendirme tekniğinde, eleman bazlı uygulama ile, sistem bazlı sonuçlar elde edilmiştir. Bu tez çalışmasının verileri, deprem yönetmeliklerindeki "Kiriş-Kolon Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi" konularına katkıda bulunacağı öngörülmektedir. Beton dayanımı düşük ve enine donatı aralığı seyrek yalın (çıplak) çerçevelerde, kiriş ve kolon kritik uçlarının ankrajsız ve tam sargı ile sarılması, dayanımda, rijitlikte, enerji yutma kapasitesinde ve süneklilikte artışlar meydana getirmiştir. Kiriş ve kolon uçlarının güçlendirilmesiyle, birleşim panel bölgesinde etriye bulunmamasının olumsuzluğu belirli oranda ortadan kalkmaktadır. Bu güçlendirme tekniğinde sistemin yatay yük taşıma kapasitesi, rijitliği ve sünekliliği aynı anda artabilmiştir. Düşük beton basınç dayanımı (C15) olan numunelerin TRM ile güçlendirilmesi, davranış, süneklik ve enerji yutma artışı, beton basınç dayanımı normal numunelere göre (C26) daha etkindir. Düşük beton basınç dayanımlı C15 beton sınıfındaki numunelerde sargı kat sayısı arttıkça, numunenin dayanımı ve şekildeğiştirme kapasitesi(süneklilik) oldukça yükselmekte, sargı etkisi daha etkin çalışmaktadır. Gerilme-şekildeğiştirme grafiğinden (Şekil 2.52) de anlaşılacağı üzere, 3 kat ve 2 kat sargılı C15 li numunelerin referans numuneye göre, azalma kolunun eğiminin düştüğü ve basınç bölgesindeki betonun daha büyük basınç birim şekildeğiştirme düzeyine gitmesi sağlanmıştır. Gerilme-şekildeğiştirme grafiğinden (Şekil 2.53) de anlaşılacağı üzere, 3 kat, 2 kat ve 1 kat sargılı sargılı C26 lı numunelerin referans numuneye göre, azalma kolunun eğiminin aynı düzeyde gittiği görülmüştür. Bu sonuçları çerçeve deneyleri ile karşılaştırdığımızda, 3 kat sargıyla sarılan düşük beton basınç dayanımlı çerçeve, 3 kat sargılı normal beton basınç dayanımlı çerçeveye göre %15 daha fazla şekildeğiştirme kapasitesi(süneklilik) artışı göstermiştir. Sargı etkisinin düşük beton basınç dayanımlı çerçevelerde daha etkili çalıştığı sonucuna ulaşılmıştır.
Group analysis of nonlinear dynamical systems

(Graduate School, 2024-03-07) Amiri Babaei, Navid ; Özer, Teoman ; 501182014 ; Structural Engineering

Differential equations play a vital role in modeling a wide range of natural phenomena in diverse disciplines, including biology, physics, engineering, mathematics, and economics. Despite the availability of numerous solution methods, extracting meaningful interpretations from the obtained solutions and integrating them across disciplines remains a significant challenge. It is noteworthy that nature often displays nonlinear dynamics, with linear models forming a smaller subset. As a result, extensive research is dedicated to unraveling the complexities presented by these nonlinear differential equations. Among various emerging methods, Lie group theory stands out for its effectiveness and power. Developed in the 19th century by Sophus Lie, this theory originated from his investigations into systems of differential equations. The 20th century witnessed a notable increase in interest in continuous one-parameter transformation groups, resulting in significant contributions to the field. Lie group theory finds extended application in nonlinear dynamical systems through the artificial Hamiltonian approach. This method provides a means to compute exact solutions for various coupled ordinary differential equations (ODEs). Notably, all first-order ODE systems can be represented as artificial Hamiltonian systems. By employing the partial Hamiltonian approach, one can determine partial Hamiltonian operators and subsequently derive corresponding first integrals and analytical solutions. Obtaining first integrals for ODEs holds immense significance as they facilitate the derivation of closed-form solutions. However, systematically finding such integrals remains a challenge, particularly for nonlinear dynamical systems where closed-form solutions are often elusive. Consequently, developing methods for obtaining first integrals holds a prominent position in relevant research. In the literature, mathematical modeling of epidemic diseases is of utmost importance for understanding the general characteristics of such diseases. The mathematical models used correspond to non-linear dynamic systems. These types of models have been derived as coupled ordinary non-linear differential equation systems in two, three, four, six, and twelve dimensions. The doctoral thesis, coinciding with the pandemic period, focuses on these systems as non-linear dynamic systems, and extensive work has been conducted on well-known mathematical epidemic models associated with Covid-19 in the literature. Analytical and applied results have been sought concerning both the mathematical and physical characteristics of such epidemic diseases. Motivated by the quest to understand the behavior of dynamical systems and obtain their first integrals, this thesis delves into exploring the effectiveness of the artificial Hamiltonian method across various contexts. Initially, we applied this method to several systems involving two and four-dimensional nonlinear coupled systems of ordinary differential equations (ODEs). By imposing specific parameter constraints, we successfully derived the first integrals necessary for obtaining their exact analytical solutions. These findings served as the foundation for our second published paper. In this research, we address biological population-related models, specifically the two-dimensional Easter Island, Verhulst, and Lotka-Volterra, as well as the four-dimensional MSEIR (M: Populations with passive immunity, S: Suspected, E: Under Supervision, I: Infectious, R: Recovered) and SIRD (S: Suspected, I: Infectious, R: Recovered, D: Death) models. Our primary objective was to examine the nonlinear dynamical system following the successful application of the artificial Hamiltonian method to these models. In the context of a pandemic, with numerous new and unresolved nonlinear dynamical models emerging, our focus shifted to addressing COVID-19 nonlinear models in our subsequent two studies. Building upon this experience, we subsequently demonstrated the complete integrability of the SIRV COVID-19 model. Two different cases are considered with respect to the model parameters. Additionally, the integrability properties and associated approximate and exact analytical solutions of the SIRV (Susceptible-Infected-Recovered-Vaccinated) model are analyzed and investigated by considering two different phase spaces. In the special case $b=k$, two nontrivial first integrals are obtained, demonstrating that these two first integrals make the system completely integrable. Next, analytical solutions are derived, and novel exact analytical solutions for the initial-value problem are introduced using the associated initial conditions of the model. Furthermore, graphics illustrating the evaluations of the solutions are presented, showcasing compatibility with the expected results. Comparing the results obtained by numerical methods with the analytical results from Lie group analysis in this study reveals that the analytical solutions are consistent with the results obtained by numerical methods. Moreover, the results in this study also represent actual physical situations in the real world. These explorations constitute the key themes of our first published research study. Additionally, graphical representations of susceptible, infected, recovered, and vaccinated population fractions evolving with time for the sub-case are introduced and discussed. Building upon previous successes, the third published study delves into the integrability properties and analytical solutions of a fourth-order, first-order coupled system of nonlinear ordinary differential equations (ODEs): the SIRD-CAAP model with a constant alive population. This model serves as a real-world application of COVID-19 dynamics, enabling us to leverage the analytical results obtained. Utilizing the partial Hamiltonian method, we investigated the first integrals and associated exact analytical solutions of the SIRD-CAAP model, uncovering algebraic relations among its parameters. Subsequently, we analyzed the dynamical behavior of the model based on its analytical solutions for both cases, showcasing and comparing the graphical representations of the closed-form solutions. Notably, we demonstrate the decoupling of the SIRD-CAAP model based on its first integrals, a significant finding from a mathematical perspective. With the decoupled equations and solutions at hand, we were able to classify the solution types and derive characteristic features of the solutions, such as their period, location, amplitudes of their extremes, and stationary values if they exist. Such analytical expressions are particularly useful for fitting existing data with the SIRD-CAAP model. We provided an example of how to obtain the SIRD-CAAP parameters from real COVID-19 data. The study further explores the periodicity properties and classification of solution regimes with respect to parameter constraints. Finally, we provide COVID-19 applications based in data from various countries. Based on available COVID-19 data for the number of newly infected and deceased populations in different countries during pandemic waves, we demonstrated that the SIRD-CAAP model is able to capture their behavior quantitatively and simultaneously, using an identical set of parameters for each region. This allowed us to predict the unreported $R(t)$, $I(t)$, and $S(t)$. While the SIRD-CAAP model exhibits oscillatory (periodic) type regimes, giving rise to $D(t)$ curves that are qualitatively similar to the measured data over a period of several years. Successfully applying the Artificial Hamiltonian approach to dynamical systems has been a transformative endeavor, leading to the discovery of unique first integrals and analytical solutions for these systems. Through the utilization of this method, we conducted a comprehensive study of the dynamics and behavior of the models. Notably, in the investigation of the SIRD-CAAP and SIRV models, a groundbreaking achievement was realized as, for the first time in the literature, these models were proven to be fully integrable without imposing any constraints on the parameters. This breakthrough not only expands our understanding of these epidemiological models but also opens avenues for novel applications and insights in the realm of dynamical systems
Çok kriterli karar verme yöntemine dayali inşaat projelerinde sürdürülebilir malzeme seçimi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-04-03) Aghazadeh, Ebrahim ; Yıldırım, Hasan ; 501132001 ; Yapı Mühendisliği

İnşaat projeleri için uygun bir yapı sisteminin seçilmesi, birden fazla kaynaktan gelen bilgilerin koordine edilmesini ve projeyle ilgili çeşitli faktörlerin dikkate alınmasını içeren etkileşimli bir süreçtir. Toplu konut gibi inşaat projeleri için tasarım sürecinin ilk aşaması, bina sistemleri için sürdürülebilir malzemelerin seçilmesini içerir. Bu, proje maliyetlerini, zamanı ve enerji tüketimini azaltmak amacıyla şekli, geometrisi ve bileşenleri de dahil olmak üzere genel yapının koordine edilmesini içerir. Bir sonraki aşama da aynı derecede önemlidir. Bu nedenle, inşaat döneminde doğru malzeme seçimi, projelerin maliyet ve zaman açısından başarısında kilit bir faktördür. İnşaat sektöründe malzeme seçimi, çok sayıda malzeme ve farklı seçim parametreleri arasındaki karmaşık ilişkiler nedeniyle karmaşık bir sorun olabilir ve bu da genellikle karar verme sürecinde belirsizliklere yol açar. İnşaat sektöründe mühendislik amaçları için malzeme seçimi, birçok faktöre bağlı olan, zaman alıcı ve pahalı bir süreçtir. Bu faktörlerin çok kriterli karar verme yöntemleri kullanılarak belirlenmesi ve değerlendirilmesi, inşaat sektörünün hedeflerinin ilerletilmesinde olumlu sonuçlar doğurabilir. Başka bir deyişle, inşaat sektöründe malzeme seçimini etkileyen faktörleri belirlemek ve değerlendirmek için çok kriterli karar verme yöntemleri kullanılabilir. Bu yöntemler, karar verme sürecinde mevcut olan çeşitli seçenekleri birden fazla kritere göre sıralar. Bu araştırmanın amacı, inşaat sektöründe sürdürülebilir malzemelerin seçimini etkileyen faktörleri değerlendirmek için bir karar destek sistemi sağlamaktır. Bunu başarmak için, İran'daki inşaat sektörünün mevcut koşullarına uygun bir destek sistemi oluşturmak amacıyla istatistiksel yaklaşımlar ve bulanık çok kriterli karar verme entegre edilmiştir. Bu hedefe ulaşmak için ilk adım, malzeme seçimini etkileyen en önemli faktörleri belirlemek olmuştur. Bu, kapsamlı literatür taraması ve inşaat sektöründeki uzmanlarla istişare yoluyla gerçekleştirilmiştir. Belirlenen faktörler daha sonra uzman görüşlerine dayalı olarak beş gruba ayrılmıştır: (1) teknik ve operasyonel, (2) ekonomik, (3) çevresel, (4) sosyo-kültürel ve (5) saha ile ilgili faktörler. İstatistiksel ve çıkarımsal analiz kullanılarak kriterler ölçülmüş ve en tercih edilebilir olanları belirlemek için taranmıştır. Çalışma, işverenler, danışmanlar, yükleniciler ve tedarikçiler de dahil olmak üzere inşaat projelerinde yer alan paydaşlar arasındaki alt kriterlere öncelik verme konusundaki görüş farklılığını ölçmüştür. Hipotez testi sonuçları, bu faktörlerin seçimi ile sürdürülebilir malzeme seçimi süreci üzerindeki etkileri arasında anlamlı bir ilişki olduğunu göstermektedir. Kendall'ın korelasyon testinin sonuçları, alt kriterlerin önceliklendirilmesinde farklı proje paydaşlarının görüşlerini belirlemek için kullanılmıştır. Test, sürdürülebilir malzemelerin seçiminde etkili kriterleri seçerken katılımcı gruplar arasında anlayış farklılığı olduğunu göstermiştir. Bulanık çok kriterli karar verme yaklaşımları daha sonra İran'daki toplu inşaat projelerinde sürdürülebilir malzemelerin seçilmesi için taranan alt kriterlere öncelik vermek için kullanılmıştır. Destek sistemi, İran'daki bir konut projesinde yapısal bir sistemin seçilmesine yönelik gerçekçi bir senaryoyu simüle etmek için uygulanmıştır. İnşaat malzemeleri şirketi, önerilen yapısal sistem perspektifinden bina stabilitesini etkileyen tüm potansiyel kriterleri dikkate almayı amaçlamaktadır. Bu amaca ulaşmak için, önerilen çerçeve AHP ve bulanık TOPSIS yöntemlerini (hibrit bulanık AHP- bulanık TOPSIS) birleştirmektedir. Çerçeve, İran'daki bir toplu konut projesinin vaka çalışmasında uygulanmıştır. FAHP kullanılarak yapılan sıralama kriterleri, söz konusu projede sürdürülebilir malzemelerin seçilmesi için en önemli alt kriterlerin çevresel etkilerin en aza indirilmesi, yaşam döngüsü maliyeti, enerji tüketiminin optimize edilmesi, sürdürülebilir kalkınma düzenlemeleriyle uyumluluk ve uzun vadeli yatırım maliyeti olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca, FTOPSIS yöntemi LSF, ICF ve 3DP sistemlerini en öncelikli yapısal sistemler olarak sıralamıştır. Karar verme destek sistemi tarafından belirlenen en önemli faktör enerji verimliliğiydi. Sürdürülebilir malzemeler seçilirken enerji verimliliği ile ilgili ek parametreleri belirlemek için yeni bir model sunulmuştur. FAHP ve FTOPSIS dahil olmak üzere bulanık karar verme yöntemleri kullanılmıştır. Farklı karar verme seviyelerinde enerji verimli malzemelerin seçilmesi için etkili parametreler belirlenmiştir. Malzeme enerji verimliliği için üç ana süreç şunlardır: (1) yaşam döngüsü verimliliği (beşikten mezara), (2) inşaat ve işletme sırasındaki verimlilik ve (3) imha ve geri dönüşüm sırasındaki verimlilik ana faktörler olarak belirlenmiştir. Kriterler belirlenmiş ve bu ana faktörlerle ilgili 14 farklı alanda alt kriterler tespit edilmiştir. Alt kriterlerin etkinliği, ayrıştırılamamaları nedeniyle tüm ana faktörlerle ilişkili olarak ölçülmüştür. Karar verme modelinin üçüncü seviyesinde, bir binanın ana enerji tüketen bileşenleri dikkate alınır. Bunlar, karar verme alternatifleri olarak değerlendirilen çatı, iskelet, kabuk (cephe) ve duvarları içerir. Benzerlik endeksine dayalı nihai sıralama, malzeme seçimi ve enerji verimliliğinin son derece önemli olduğu bir binanın en önemli bileşenlerinin kabuk, tavan, duvar ve iskelet olduğunu ortaya koymuştur. Yapılara sırasıyla 0,5888, 0,4837, 0,4637 ve 0,3577'lik puanlarla daha yüksek öncelik verilmiştir. Bir binanın tasarımında, malzeme seçiminde enerji verimliliği çok önemli bir husustur. Her bileşen farklı bir rol oynar; kabuk veya cephe, çevresel parametrelere maruz kalması nedeniyle enerji taşınımını kontrol etmede daha büyük bir etkiye sahiptir. Bu nedenle, kabuk veya cephe için sürdürülebilir malzemelerin seçilmesi daha önemlidir. Tasarım sürecinde, kabuk (cephe) için sürdürülebilir malzemelerin seçimi ilk olarak düşünülmeli, bunu yapının çatısı, duvarı ve çerçevesinde takip etmelidir. Araştırmanın bu bölümünde yapılan analize dayanarak, enerji verimliliği göz önünde bulundurularak geleneksel binaların çeşitli bileşenleri için sürdürülebilir malzemelerin seçilmesine yönelik yeni bir model geliştirilmiştir. Sunulan model, inşaat projeleri için sürdürülebilir malzemelerin belirli koşullar altında enerji verimliliği performanslarına ve belirlenen faktörlere dikkat edilmesine dayalı olarak araştırılmasına ve karşılaştırılmasına yardımcı olabilir. Araştırma bulguları, inşaat projelerinde malzeme seçimi için sürdürülebilir önlemlerin değerlendirilmesinde karar vericilere rehberlik edebilir.
Gayrimenkul yatırım projelerinin kârlılığını etkileyen faktörlerin belirlenmesi ve bulanık mantık yaklaşımı ile modellenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-04) Fazilet, Mustafa Barış ; Artan, Deniz ; 501142010 ; Yapı Mühendisliği

Kamu yatırımlarının aksine özel sektörde faaliyet gösteren işletmelerin gerçekleştirmiş oldukları yatırımların ana hedefi kârlılık üretmektir. İşletmelerin kârlılık performansı, finansal sürdürülebilirlik açısından oldukça önemli bir performans göstergesi olup, sektörel faaliyetlerin devamlılığı açısından oldukça kritiktir. Türkiye gayri safi yurt içi hasılasına (GSYİH) ve istihdam yapısına önemli katkılar sunan gayrimenkul sektöründe faaliyet gösteren yatırımcı firmalar içinde benzer durum söz konusudur. Özellikle bir gayrimenkul yatırım projesinin (GYP) yatırım çevrimini göz önüne getirdiğimizde, sahip olduğu çok paydaşlı, uzun ve karmaşık süreçlerin neticesinde hedeflenen kârlılığın elde edilmesi için birçok hususa eş zamanlı bir şekilde dikkat edilmesi gerekmektedir. Özellikle inşaat üretiminin, nihai ürünün değiştirilemez oluşu, ürünün sabit oluşu, tekrarlanmayan bir üretim sürecine sahip olması ve üretim sürecinin birçok belirsizlikler içeriyor olması gibi karakeristik özelliklerinden dolayı, gayrimenkul yatırımlarının kârlılık performansı çok daha kritik bir öneme sahiptir. Bu pespektiften orta ve büyük ölçekli gayrimenkul yatırım projelerine ilişkin yapılan incelemede, kârlılık performansı açısından oldukça başarısız örnekler olduğu gözlemlenmiştir. Kârlılık performans gösteregesinin iki temel bileşeni olan maliyet ve hasılata ilişkin fizibilite dönemi tahminleri ile projenin sonunda ortaya çıkan gerçekleşenler arasında ciddi farklılıklar olduğu görülmektedir. Bazı gayrimenkul yatırımlarının hedeflenen kârlılık performansının çok uzağında kaldığı, hatta alternatif yatırım araçları ile mukayese edildiğinde zarar bile ettiği görülmektedir. Bu nedenle, tahmin edilen ile gerçekleşen kârlılık arasındaki uyumsuzlukları önlemek için kârlılığa etki eden faktörlerin tespit edilmesi ve derinlemesine analiz edilmesi oldukça önemlidir. Finansal istikrarsızlıktan dolayı bazı yatırımcı firmaların faaliyetlerini sonlandırdıkları bile görülebilmektedir. Ayrıca yapılan kapsamlı literatür araştırmasında, gayrimenkul ve inşaat sektörüne ilişkin çeşitli performans göstergelerine, gayrimenkul firmalarının kârlılık analizlerine ve inşaat projelerinin kârlılık analizlerine odaklanan çeşitli bakış açılarına sahip çalışmalar olduğu görülmesine rağmen GYP'lerde proje bazlı kârlılık faktörleri ve bunların kârlılıkla ilişkisi üzerine kapsamlı bir çalışma olmadığı görülmüştür. Bu çerçevede, yapılan doktora tez çalışması ile birlikte kârlılığa etki eden faktörler ile GYP kârlılığı arasındaki ilişkinin belirlenmesi ve bir model önerisi geliştirilmesi çalışmanın odak noktasını oluşturmaktadır. Bu amaca ulaşmak için sırası ile GYP'lerin kârlılık performansının hangi faktörlerden etkilendiğinin tespit edilmesi, kârlılığı etkileyen faktörlerin önem seviyelerinin ne olduğunun belirlenmesi, kârlılığı etkileyen faktörlerin demografik özelliklerden nasıl etkilendiğinin tespit edilmesi ve faktörler ile kârlılık performansı arasındaki ilişkiyi modelleyen bir model önerisinin geliştirilmesi ve modelin kârlılık performansını tahmin etmedeki başarısını ortaya koymak için modelin test edilmesi süreçleri gerçekleştirilmiştir. Böylece hem gayrimenkul sektöründe görev alan profesyonellerin ve yatırımcıların hem de literatürdeki boşluğu doldurarak gayrimenkul yatırımlarının kârlılığı üzerine çalışacak gelecekteki araştırmacıların faydalanabilecekleri bir çalışma olacağı düşünülmüştür. Söz konusu amaca ulaşabilmek için gerçekleştirilen doktora tezi çalışması toplamda beş bölümden oluşmaktadır. Tez çalışmasının ilk bölümünde, problemin tanımlaması yapılarak, tez çalışmasının amaç, kapsam ve kısıtlamalarına yer verilmiştir. Ayrıca konuya ilişkin detaylı literatür araştırmasınada bu bölümde yer verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, bir dizi ardışık sürece sahip olan tez çalışmasının adım adım süreçleri sırası ile tanıtılmış ve araştırma kapsamında gerçekleştirilen alan çalışmalarına ilişkin detaylar paylaşılmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde, GYP kârlılığına etki eden faktörler belirlenmiş olup daha sonra bu faktörlere ilişkin çeşitli analizler gerçekleştirilmiştir. Faktörlerin tespit edilmesi için hem kapsamlı literatür araştırması hem de alan çalışması birlikte gerçekleştirilmişitr. GYP kârlılığına etki eden faktörlerin tespit edilmesinden sonra bu faktörlere ilişkin bir dizi analiz yapılmıştır. Öncelikle, faktörlerin önem derecelerinin tespit edilebilmesi maksadıyla göreceli önem indeksi analizi yapılmıştır. Daha sonra çok sayıda gözlemlenen değişkeni daha az sayıda gözlemlenemeyen değişken ile ifade etmek için faktör analizi gerçekleştirilmiştir. Alan çalışması katılımcılarının demografik özellikleri ile GYP kârlılığına etki eden faktörler arasındaki ilişkinin araştırılması amacıyla öncelikle literatürde yaygın olarak kullanılan demografik özellikler tespit edilmiştir. Belirlenen demografik özellikler ile kârlılığa etki eden faktörler arasındaki ilişkinin ortaya çıkartılması amacıyla sırası ile Mann Whitney U testi ve korelasyon analizi gerçekleştirilmiştir. Katılımcılar tarafından kârlılığa etki eden faktörlere verilen önemin demografik özelliklere göre algılanmasındaki farklılıkları araştırmak amacıyla Mann Whitney U testi, demografik değişkenler, faktörlerin önem düzeyi ve GYP kârlılık performans düzeyi arasındaki ilişkiyi belirlemek amacıyla da Spearman sıra korelasyon katsayısı testi uygulanmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümünde, önceki bölümlerden tespit edilen faktör listesi ve göreceli önem katsayıları kullanılarak bulanık mantık metodolojisi ile GYP'lerde kârlılığı tahmin etmek ve değerlendirmek için kullanılabilecek proje bazlı bir matematiksel kârlılık değerlendirme modeli geliştirilmiştir. Gerçekleştirilen alan çalışması ile iki adet GYP'den elde edilen test verileri ile önerilen model test edilmiş ve sonuçlar oldukça tatmin edici seviyede bulunmuştur. Tez çalışmasının son bölümünde ise, yapılan çalışmalar özetlenerek, tez kapsamında önerilen model ve çalışmalara ait tespit edilen bulgulara, değerlendirmelere ve önerilere yer verilmiştir. Tez kapsamında geliştirilen model GYP'lerde projeye hazırlık aşamasında kârlılık tahmini, projenin gerçekleştirilmesi aşamasında ise kârlılığın izlenmesi için kullanılabilecektir. Belirlenen kârlılık faktörleri hem GYP kârlılığı konusundaki akademik çakışmalara temel teşkil edecek hem de sektörde GYP'lerde kârlılığın kapsamlı şekilde analiz edilmesi için kullanılabilecektir. Kârlılık faktörleri ile kişisel, proje ve firma demografik özellikleri arasında ortaya konan ilişkiler de proje özelliklerinin kârlılığı nasıl etkileyebileceği konusunda sektöre yol gösterici olabilecektir.
Kıyı yapısı inşaatları için iş güvenliği risk yönetim sistemi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-05) Yılmaz, Diner İnanç ; Artan, Deniz ; 501152003 ; Yapı Mühendisliği

İnşaat sektörü, dünya genelinde yüksek iş kazası rakamlarıyla en tehlikeli sektörler arasında yer almaktadır. Kıyı inşaatı, iş yerindeki son derece riskli ortam ve öngörülemeyen koşullar nedeniyle daha da tehlikelidir. Kıyı yapısı yüklenicilerinin istatistiklerinden elde edilen veriler, kıyı yapısı inşaat işlerinde 'büyük kaza' oranının, genel inşaat işlerinden 2,5 kat daha yüksek olduğunu göstermektedir. Benzer şekilde, '3 günden fazla süren' kazalar için, kıyı inşaat işlerinde kaza oranı, genel inşaat işlerindeki oranın neredeyse iki katına çıkmaktadır. Kıyı inşaat işlerinde yönetilmesi zor olan belirli tehlikeler söz konusudur ve yüksek sayıdaki büyük kaza ve ölümlere rağmen, kıyı yapısı inşaat işleri için iş sağlığı ve güvenliğiyle ilgili literatür ve rehberlik yetersizdir. İş sağlığı ve güvenliği (İSG) risklerinin etkin yönetimi, inşaat projelerinde can kayıplarını, yaralanmaları, gecikmeleri ve maliyet aşımlarını önleyebilir; bu nedenle, inşaat organizasyonlarının güvenlik yönetiminin stratejik karar alma sürecinin bir parçasını oluşturmasını sağlamaları gerekir. Literatürde, profesyonel kişilerin belirli inşaat projelerinde (örneğin, köprü, tünel) güvenliği yönetmelerine yardımcı olmak için çeşitli İSG risk yönetimi araçları geliştirilmiştir, ancak bu sistemlerin hiçbiri kıyı inşaatına odaklanmamakta ve iş kalemleri, risk faktörleri ve risk azaltma yöntemleri genel inşaat işlerinden önemli ölçüde farklı olduğu için hem literatürde hem de uygulamada önemli bir boşluk bırakmaktadır. Projelerin karmaşıklığı, sürekli değişen tehlikeler, değişken işgücü, alt yükleniciliğe olan yoğun bağımlılık ve karmaşık yasal mevzuat çerçevesi nedeniyle İSG yönetiminin inşaat sektöründe uygulanması daha zordur. Ayrıca, İSG yönetimi özel bilgi ve rehberlik olmadan yanlış yönlendirilebilir. Bu nedenle, bilinçli risk değerlendirmeleri ve etkili risk azaltma uygulamaları yapmak için, İSG personelinin hem (1) sahadaki mevcut faaliyetler ve risklerle ilgili yapılandırılmış bilgilere hem de (2) pratik İSG bilgisi ve rehberliğine, hızlı ve sürekli erişime ihtiyacı vardır. İş güvenliği yönetimini daha iyi desteklemek için bilgiye dayalı risk yönetim sistemlerinin geliştirilmesine duyulan özel ihtiyaç, birçok araştırmacı tarafından vurgulanmıştır. Ayrıca, son çalışmalarda iş güvenliği risk yönetimini desteklemek için dijital teknolojilerin kullanılması önerilmiştir. İSG risk yönetimi için hem bilgi tabanlı hem de dijital sistemler üzerine yapılan araştırmaların çoğalmasına rağmen, kıyı yapısı inşaatlarında iş güvenliği risklerinin değerlendirilmesi için bu tür sistemlere duyulan ihtiyaç literatürde ihmal edilmiş görünmektedir. Bu çalışmanın katkıları (1) risk unsurlarının yapılandırılmış bir risk veri tabanında anlık ve sürekli olarak toplanması, (2) kıyı yapısı inşaat işlerinde uzmanlaşmış bilgi tabanlı bir iş güvenliği risk yönetim sistemi ve (3) İSG risk verilerinin BIM ile entegrasyonuna yönelik bir vizyondur. Geliştirilen dinamik sistem ile gerçek zamanlı iş güvenliği risk verileri toplanabilir ve yapılandırılmış veriler olarak saklanabilir, böylece manuel veri girişi ve işleme için harcanacak zaman kaybı ve çaba önlenir. Yöneticiler bu risk bilgi veri tabanını kullanarak mevcut proje hakkında kritik kararlar alabilir, uzun vadeli İSG planlaması yapabilir ve gelecekteki projelerde riskten kaçınmak için organizasyonel bir öğrenme yaklaşımı kullanabilir. Bu çalışmanın temel amacı, (1) sahadan risk verilerini yapılandırılmış ve sürekli bir şekilde toplayan ve (2) dijital teknolojileri kullanarak etkili risk yönetimini desteklemek için bilgiye dayalı karar vermeyi kolaylaştıran, kıyı yapısı inşaat projelerinin özel ihtiyaçlarına göre uyarlanmış bir iş güvenliği risk yönetimi sistemi geliştirmektir. Önerilen sistemin, toplanan risk verilerinin BIM modelinde görselleştirilmesini sağlamak için gelecekte BIM ile entegre olması öngörülmektedir. Bu amaca ulaşmak için bir prototip geliştirilmiş ve iki kıyı yapısı inşaat projesinde test edilmiştir. Bu çalışmada, sistem mimarisinin geliştirilmesi sunulmakta, grafik kullanıcı arayüzlerini (GUI) kullanım senaryoları aracılığıyla açıklamakta ve son olarak prototipin gerçek şantiyelerde doğrulanması gösterilmektedir. Bu araştırma, kıyı yapısı inşaat işlerinde dijital teknolojiler kullanılarak geliştirilen bir iş güvenliği risk yönetim sistemine odaklanmış ve bu süreç beş adımı takip etmiştir; (1) literatürün ve sektörde kullanılan risk yönetimi araçlarının incelenmesi, (2) kıyı yapısı inşaat projelerindeki İSG risk faktörlerinin ve iş kalemlerinin belirlenmesi, (3) saha araştırması yoluyla prototip için risk puanlarının ve sistem gereksinimlerinin belirlenmesi, (4) prototipin geliştirilmesi ve (5) prototipin test edilmesi. İlk adımda, mevcut bilgileri, araştırma boşluğunu ve çalışmanın kapsamını belirlemek için literatürün, kaza istatistiklerinin ve kıyı yapısı inşaatı işlerindeki yasal mevzuat çerçevesinin bir analizi yapılmıştır. İkinci adımda, detaylı bir literatür taraması ve yasal mevzuat çerçevesinin analizi ile kıyı yapısı inşaat projelerindeki iş güvenliği risk faktörleri ve iş kalemleri belirlenmiştir. Bunlar daha sonra literatürden elde edilen risk faktörleri listesini doğrulamak ve sektörde karşılaşılan ek risk faktörlerini belirlemek için amaçlı örnekleme yöntemiyle seçilen İSG ve kıyı yapısı projeleri konusunda ortalama 18 yıllık uzmanlığa sahip 10 uzmanla tartışılmıştır. Belirlenen iş güvenliği risk faktörlerinin ilgili kıyı yapısı inşaatı iş kalemlerine atanması ve her bir risk faktörü için etki türü ve etki grubunun belirlenmesi de bu adımda gerçekleştirilmiştir. Üçüncü adımda, (1) kıyı yapısı inşaatı risk faktörleri ile ilgili gerekli bilgileri toplamak ve (2) kıyı yapısı inşaat projeleri için geliştirilecek bir risk değerlendirme aracının sistem gereksinimleri konusunda sektörün algılarını analiz etmek amacıyla bir saha araştırması gerçekleştirilmiştir. Anket, İSG ve kıyı yapısı projeleri konusunda ortalama 15 yıllık uzmanlığa sahip 49 profesyonel kişi ile gerçekleştirilmiştir. Amaçlı örnekleme yöntemiyle belirlenen ve bir önceki adımda görüşülen 10 uzmanı da içeren uzmanlara ulaşmak için Elektronik Kamu Alımları Platformu kullanılmıştır. Anketin ilk bölümünde, risk faktörlerinin risk puanlarını (etki değeri ve görülme sıklığı) belirlemek için beşli Likert Ölçeği kullanılmıştır. İkinci bölümde katılımcılara (1) mevcut İSG risk yönetimi uygulamasındaki temel eksiklikler ve (2) açık uçlu sorular kullanılarak kıyı yapısı inşaat projeleri için geliştirilecek bir risk değerlendirme aracının sistem gereksinimlerine ilişkin algıları sorulmuştur. Dördüncü adım, prototipin geliştirilmesini içermektedir. Sistem mimarisi, prototip bilgi akışı, grafiksel kullanıcı arayüzü (GUI) ve risk değerlendirme raporları (yani prototipin çıktısı), saha araştırması görüşlerinden elde edilen sektör gereksinimlerine dayanarak geliştirilmiştir. Beşinci ve son adım, prototipin iki kıyı yapısı inşaat projesinde (biri orta ölçekli, diğeri büyük ölçekli) vaka çalışmaları yoluyla uygulanması ve test edilmesidir. Verifikasyon ve validasyon süreci, iki vaka çalışması projesinde çalışan toplam teknik personel sayısı olan 15 proje ekibi üyesi ile uygulanmıştır. Prototipin gerekli görevlerdeki işlevselliği, projeler boyunca kullanıcı geri bildirimlerini kaydederek ve gerektiğinde çözümler geliştirerek gerçek şantiyelerde uygulanmasıyla doğrulanmıştır. Ayrıca, son kullanıcıların bakış açısından sistemin uygulanabilirliğini, pratikliğini ve kullanılabilirliğini ölçmek için bir validasyon anketi yapılmıştır. Kıyı yapısı inşaat işlerinde uzmanlaşmış bilgi tabanlı İSG risk yönetim sistemi, yapılan prototipte özellikle kıyı yapısı inşaatı İSG risk yönetimi için bilgi tabanlı bir çözüm sunmuştur. Bu sistem, iş güvenliği literatürüne orijinal bir katkı sağlamaktadır. Önerilen sistem, kullanıcılarını (1) kıyı yapısı inşaatındaki iş kalemleri, (2) her bir iş kaleminde yer alan İSG risk faktörleri, (3) önerilen risk puanları, (4) risk etkileri, (5) olası etki grupları ve (6) her bir risk faktörü için ilgili mevzuat dahil olmak üzere kıyı yapısı inşaatı güvenliği ile ilgili güncel bilgilerle desteklemektedir. Böylece, kıyı yapısı inşaatında gözlemlenen belirli konulardan çıkarılan derslere odaklanarak, kullanıcılar risklerin olası sonuçlarını dikkate alarak ve alınabilecek önlemleri öğrenerek daha bilinçli risk değerlendirmeleri yapabilirler. Prototipin daha fazla gerçek şantiyelerde uygulanması, gelecekte prototipin daha da geliştirilmesi için farklı perspektifler sağlayabilir. Bu çalışmanın kapsamı kıyı yapısı inşaatı ile sınırlı olduğundan, prototipin diğer inşaat projeleri türleri (örneğin, üstyapı projeleri ve ulaştırma projeleri) uygulanabilir versiyonlarının geliştirilmesi için daha fazla değerlendirme yapılması gerekmektedir. Aynı yaklaşım, geliştirilen sistemdeki iş kalemleri, risk faktörleri ve risk değerleri değiştirilerek diğer proje türlerine de uygulanabilir. Ayrıca, toplanan risk verileri üzerinde sorgulama yapmak için çeşitli filtreleme / sıralama kriterleri prototipe eklenebilir. Direkt olarak kıyı olarak tanımlanmayan ancak kıyı yapısı inşaatı disiplini altında olan, deniz ortasında bulunan köprü ayakları, açık deniz rüzgâr enerji santralleri ve batırma tipi tünel inşaatları vb. projelerin inşaatı sırasında uygulanabilir bir prototip olma özelliğine sahiptir. Bu çalışma, kıyı yapısı inşaat şantiyelerindeki iş güvenliği risklerinin yapılandırılmış bir şekilde toplanmasını ve analiz edilmesini sağlayan dijital bir iş güvenliği risk yönetim sistemini tanımlamaktadır. Geliştirilen sistemde, saha çalışanları sahadan risk bilgilerini (yani değerlendirilen iş kalemi, ilgili risk faktörleri ve puanları, konum, tarih / saat, fotoğraf ve değerlendirici yorumları) girmekte ve ilk risk değerlendirmesini yapmaktadır. Önerilen sistem aracılığıyla yapılandırılmış risk verilerine anlık ve sürekli erişime sahip olan teknik ofis çalışanları, prototipin sunduğu kıyı yapısı inşaatı İSG bilgisinin desteğiyle hızlı risk azaltma önlemleri önerebilir ve belirlenen iş güvenliği risklerini etkili bir şekilde yönetebilir. Ayrıca, toplanan risk verilerinin gelecekte BIM modelinde görselleştirilmesi, zaman içinde ortak sorunların kümelerini ve sorunların mekânsal ilişkilerini eşzamanlı olarak göstererek karar vericiler için fayda sağlayabilir ve bu da kök neden analizini destekleyebilir. İnşaat aşamasında İSG risk verilerinin BIM ile entegrasyonu için bir vizyon olarak BIM ile entegre risk yönetiminin etkin risk iletişimi sağlaması ve dinamik inşaat sürecini desteklemesi beklenmektedir. Ayrıca bu çalışmada benimsenen uygulamalı araştırma yaklaşımı, gerçek şantiyelerden risk verileri sağlayarak gelecekteki çalışmalara katkıda bulunabilir. Birden fazla uygulamanın ardından, prototip tarafından toplanan verileri analiz etmek ve kıyı yapısı inşaat projelerinde İSG risklerini yönetmenin daha etkili yollarını keşfetmek amacıyla yapay zekâ (AI) entegre edilebilir, anlık veri akışını sağlamak, yaklaşan tehlikeleri ve riskleri tespit etmek amacı ile şantiye sahalarına sensör yerleştirilerek sistem daha efektif kullanılabilir. Gelecekteki çalışmaların bir parçası olarak, prototip diğer inşaat türlerine kolayca uyarlanabilir ve ticari bir ürün olarak uygulanabilir.
Kamu özel iş birliği projelerinde etkin risk yönetimi için nitel risk değerlendirme modeli

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-06-05) Kuru, Kadir ; Artan, Deniz ; 501182011 ; Yapı Mühendisliği

Kamu Özel İş Birliği (KÖİ); Kamu (public party) ve Özel sektör (private party) arasında bir tesisin inşası veya bir hizmetin sağlanması için kurulan, genellikle uzun dönemli olan, risk paylaşımı esasına dayalı, özel sektörün tasarım/yapım/finansman/işletme gibi sorumlulukları üstlendiği ve kamu tarafından yapılan ödemelerle veya tesisin kullanıcılarının yaptığı ödemelerle gelir elde ettiği bir iş birliği modelidir. Bu iş birliği modeli hem bir proje teslim yöntemi hem de bir proje finansmanı modelidir. KÖİ projelerinin riskleri iyi yönetilmediği takdirde ortaya çıkabilecek yıkıcı sonuçlar, akademik literatürde bu modelin çok fazla ilgi görmesine neden olmaktadır. Risklerin belirlenmesi, risklerin paydaşlar arasında tahsisi, risklerin analizi ve değerlendirilmesi sık çalışılan konulardır. Sık çalışılan bir konu olmasın karşın, KÖİ literatüründe hala çok sayıda boşluk tespit etmek mümkündür. Bu tez çalışması kapsamında da KÖİ risk literatürüne ilişkin üç boşluk belirlenmiş ve bu boşlukların doldurulması neticesinde geliştirilen KÖİ kalitatif (nitel) risk değerlendirme modeli ortaya koyulmuştur. Tespit edilen üç boşluktan ilki; KÖİ projelerinde kamu tarafından değerlendirilmesi/analiz edilmesi gereken risklerin literatürde saptanmamış ve bir arada sunulmamış olmasıdır. Kamu tarafına tahsis edilecek risklere ilişkin çok sayıda çalışma olsa da kamunun analiz etmesi/değerlendirmesi gereken risklerin neler olduğuna dair sorunun daha önce yanıtlanmadığı görülmüştür. Bu sorunun, risk tahsisine ilişkin araştırma sorusundan farklılaşmasının sebebi; KÖİ'lerde bazı riskler kamuya tahsis edilmemiş olsa dahi kamunun bu riskleri yine de kendi risk değerlendirme süreçlerinde de gözden geçirmesinin gerekli olmasıdır. Bu doğrultuda, bu risklerin belirlenmesinin literatürdeki bu boşluğu kapatacağı düşünülmüştür. Literatür taraması sonucu tespit edilen ikinci boşluk, KÖİ projelerinde risk yönetimi ve sözleşme süreçlerinde kamu tarafınca gereksinim duyulabilecek bilgi öğelerinin saptanmamış olmasıdır. Bilgi gereksinimleri; projeyle, sözleşmeyle, risklerle ilgili kayıt altına alınabilecek ve süreçlerde kullanılabilecek bilgi öğeleri olarak ifade edilebilir. Literatürde, gereksinimleri belirleme amacıyla yola çıkan ve kapsamlı bir liste halinde bu gereksinimleri sunan çalışmalarla karşılaşılmadığı için bu tez kapsamında bu boşluğun da kapatılması hedeflenmiştir. Gerekli bilgi öğelerinin belirli olmaması KÖİ'lerde proje risklerine ilişkin bilgi yönetimi modelleri ve sistemlerinin geliştirilmesinin önündeki engellerden birisi olduğu için önemli bir literatür boşluğudur. Literatürde tespit edilen üçüncü boşluk ise; KÖİ'lere özgü olarak geliştirilmiş, özelleştirilebilir yapısıyla tüm KÖİ projelerini hedefleyen ve projelerin nitel risk değerlendirme sürecine odaklanan bir aracın olmamasıdır. Akademik çalışmalar incelendiğinde KÖİ risklerinin değerlendirilmesi için kalitatif (nitel), kantitatif (nicel) ve yarı kantitatif (yarı nicel) yöntemler olmak üzere çeşitli teknikler kullanılsa da nitel çalışmaların genellikle çok az olduğu ve mevcut nitel çalışmaların çok büyük çoğunluğunun da, linguistik ifadelerle belirlenen olasılık ve etki değerlendirmelerine göre yalnızca risk önceliği sıralaması yapan çalışmalar olduğu görülmektedir. Dolayısıyla, akademik literatürde, risklerin o risklere atanan nitel bilgiler ile değerlendirildiği çalışmalarla sık karşılaşılmamaktadır. Diğer taraftan, KÖİ sektöründeki öncü kuruluş ve organizasyonların yayınları incelendiğinde; risk kayıtları, risk matrisleri gibi araçlar kullanılarak risklerin nitel değerlendirme süreçlerinin yürütüldüğü ve sektörde bu adımın çok önemsendiği görülmektedir. Akademik çalışmaların daha çok kantitatif ve yarı kantitatif araştırmalara odaklanması ve sektörün önemsediği nitel risk değerlendirmenin akademide çok çalışılmaması akademi ve sektör arasında bir kopukluk oluşturmaktadır. Her ne kadar sektörün nitel risk değerlendirme süreçlerinde kullanmak için tercih ettiği risk matrisleri ve risk kayıtları gibi kendi araçları olsa da, bu risk matrislerinin ve risk kayıtlarının da sınırlı düzeyde bilgi tuttuğu görülmektedir. Riskler hakkında sadece temel bazı bilgileri baz alarak risklerin değerlendirilmesi, eksik ve yanlış yorumlamalar, hatalı risk tahsisi gibi sorunları ortaya çıkarabilir. Sektörel anlamda tercih edilen risk matrisleri ve risk kayıtlarının bir diğer problemi ise standart yapılara sahip olmaları, yani projeye göre özelleştirilememeleridir. Neticede hem akademik hem de sektörel literatür bir arada incelendiğinde bahsedilen üçüncü boşluk, yani KÖİ'lerin nitel risk değerlendirme süreçlerine yönelik bilgi tabanlı özelleştirilebilir model eksikliği net şekilde görülmektedir.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Yapı Mühendisliği-Doktora'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri