LEE- Yapı Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Çıkarma tarihi ile LEE- Yapı Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeMixed finite element formulations for laminated beams and plates based on higher order shear deformation theories(İTÜ Graduate School, 2021) Bab, Yonca ; Kutlu, Akif ; Structure EngineeringThe engineering design process requires a thorough understanding of the behavior of structural applications under applied loads. In engineering applications, finite element formulations have been proven to be one of the most efficient analyses tools. This content is essential because it has always been a priority for ngineers/researchers to provide answers that are as close to the actual problems as possible. Composite structures are now widely used in a variety of engineering sectors, including construction, biomechanics, automobile, industrial, aircraft, defense, and nuclear. Several types of composite materials, which are based on the cooperation of several materials, offer some benefits such as sound, heat, and water insulation, fire safety, high strength, corrosion resistance, lightness, and low cost in the structures in which they are employed. Load carrying capacity, failure load and damage detection are critical in the structural design of composite materials. In this context, the need for detailed static analysis is inevitable. Since the financial situation or the physical environment is not always suitable for experimental work, it will be an efficient way to determine the formulation closest to the real behavior according to the problem type and to work theoretically. In this thesis, applying linear static analysis, a mixed finite element formulation is proposed to evaluate the stress and displacement components of thin to relatively thick laminated composite beams and plates. The formulations rely on the HigherOrder Shear Deformation Theories, which eliminates the necessity for the shear correction factor required by the First-Order Shear Deformation Theory. Instead of imposing a constant transverse shear deformation through the thickness of the laminate several studies have proposed trigonometric, exponential, and polynomial type shear functions that meet the nonuniform shear stress distribution in the crosssection. In this study, four different shear functions were utilized and their predictive capabilities are compared in plate analysis through numerical examples. Whereas, for the stress analysis of laminated composite beams, the famous third order shear function was adopted to all solved problems. To be more specific; while the shear functions of Reissner, Reddy, Touratier and Nguyen-Xuan et al. were applied for plate analysis, Reddy's shear function was applied for beam analysis. In the formulation part of this thesis, the Hellinger-Reissner variational principle was used and the first variation of the functional based on this principle was obtained separately for the laminated beam and plate elements. In this way, finite element equations possessing two independent field variables of displacement and stress resultant type were obtained. In the finite element discretization, two-noded, onedimensional straight elements were employed for beams and four-noded, twodimensional quadrilateral elements were employed for plates. Field variables are interpolated with linear shape functions as the proposed mixed finite element formulation requires C0 continuity. The beam kinematical variables consist of a deflection, axial displacement, and a shear rotation, while the plate displacement field consists of a deflection, two in-plane displacements and two shear rotations. The displacements and stress components are derived precisely at the nodes as an advantage of mixed finite element equations. Axial stress and in-plane shear components of both beam and plate structures are calculated directly at the nodes in terms of the stress resultants and sectional compliance matrix by employing Hooke's law. The continuous transverse shear stresses of the laminated composite beam are calculated with the help of the equilibrium equations of elasticity. On the other hand, the equivalent section principle is employed for the determination of the transverse shear stress components of the laminated plate. In order to reflect the extendibility of the proposed mixed finite element formulation for other types of analyses a viscoelastic formulation is also presented for isotropic plates based on higher order shear deformation theory. By employing the correspondence principle the material constants of the plate is replaced by their complex counterparts and static analyses are conducted in Laplace space. In order to call back the parameters of the quasi-static analyses to the time space the modified Durbin's algorithm is implemented. The quasi-static analysis of simply supported and clamped viscoelastic plate is conducted by adopting standard model. Comparison and convergence assessments for several lamination schemes were performed under various boundary conditions in order to reflect the performance of the proposed solution procedure.
-
ÖgeLP sargılı beton için önerilmiş olan dayanım ve şekil değiştirme modellerinin farklı boyutlar üzerindeki performanslarının incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-08-16) Turgut, Alper ; İlki, Alper ; 501181006 ; Yapı Mühendisliği ; Structural EngineeringGeçmişten günümüze, dünyada oluşan depremler birçok kez betonarme binaların toptan göçmesine veya ağır hasar görmesine yol açmışlardır. Günümüzde mevcut yapıların önemli bir kısmı güncel yönetmeliklerin istediği sınır şartları karşılayamamaktadır. Bu yapılar olası bir depremde göçme ya da ağır hasar görme tehlikesiyle karşılaşacaklardır. Mevcut yetersiz yapıların yıkılıp baştan yapılması, yüksek maliyet, kullanıma kapanma gibi birçok nedenden ötürü her koşulda uygulanamamaktadır. Bu soruna çözüm olarak çeşitli güçlendirme yöntemleri önerilmiştir. Bir binanın yeniden yapılması yerine çeşitli güçlendirme yöntemleri ile yönetmelik şartlarını sağlar hale getirilmesi, olası bir depremde oluşacak maddi ve manevi kayıpların önüne geçmek için önemli bir uygulama halini almıştır. Yetersiz bir yapı güçlendirilirken, zaman, maliyet, uygulanabilirlik gibi birçok parametre göz önüne alınıp o yapı için en uygun güçlendirme yöntemi belirlenir. Bu güçlendirme yöntemlerinden bir tanesi son yıllarda popülerite kazanan lifli polimer ile dıştan sargılama yöntemidir. Lif doğrultusunda çekme dayanımının çok yüksek olmasının yanında oldukça hafif bir malzeme olması, korozyon gibi çevresel etkilere karşı dayanıklı olması, şekil verilebilir olması, uygulama sırasında yapının kullanımı engellememesi gibi özellikler LP ile sargılama yöntemini popüler yapan bazı özelliklerdir. Bu yöntem; kolon, kiriş, yığma duvar, döşeme gibi yapı elemanlarında farklı şekillerde uygulanabilir. LP ile dıştan sargılama yönteminin en etkili olduğu yapı elemanlarından bir tanesi kolonlardır. Bugüne kadar yapılan çalışmalarda LP ile sargılanan kolonlarda, önemli ölçüde dayanım ve süneklik artışı olduğu gözlemlenmiştir. LP ile sargılanan kolonlarda dayanımın ve şekildeğiştirme kapasitesinin ne kadar artacağını teorik olarak hesaplamak için çeşitli modeller önerilmiştir. Bu modeller sayesinde bir yapıdaki kolonların LP ile ne kadar sargılanırsa yeterli dayanım ve şekildeğiştirme kapasitesine ulaşacağını hesaplamak mümkün olmuştur. Ancak bu modellerin önemli bir çoğunluğu 150 mm çapında ve 300 mm yüksekliğinde olan kolon numunelerinin deneyleri sonucunda elde edilmiştir. Bu çalışmada, önde gelen 6 LP ile sargılama modeli, 2 farklı boyutaki kolon deneylerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmış ve modellerin farklı boyutlar için güvenilirliği test edilmiştir. Çalışma kapsamında yükseklik/çap oranı 2 olan, 150 mm ve 300 mm olarak iki farklı çaptaki numuneler test edilmiştir. Iki boyutta da 3'er numune LP ile sargılanmayıp referans numune olarak kabul edilirken, 3'er numune tek kat, 3'er numune ise çift kat karbon LP ile sargılanmıştır. Çalışma kapsamında toplam 18 adet eksenel basınç deneyi yapılmıştır. xxii Deney sonuçları incelendiğinde, modellerin boyuttan bağımsız olarak dayanım hesabında deneysel sonuçlara yakın sonuçlar verdiği, şekildeğiştirme hesabında ise kendi içlerinde bile oldukça farklı sonuçlar verdiği saptanmıştır. 150 mm çaplı tek kat sargılı numune ile 300 mm çaplı çift kat sargılı numune sargı oranı olarak aynıdır. Bu iki numune arasındaki tek parametre farklı boyutlardır. Bu iki numune incelendiğinde sargılamanın dayanıma ve dayanıma karşı gelen şekildeğiştirmeye sağladığı artış birbirine oldukça yakındır. Dolayısıyla LP ile sargılamada boyut etkisine neden olan bölgesel kusurların, bu ölçekteki numunelerde etkisinin azaldığı, hatta ortadan kalktığı sonucuna varılmıştır.
-
ÖgeAtık çelik tel içeren çimento bulamacı emdirilmiş lifli betonların mekanik özellikleri( 2021-11-23) Çelikcan, Pınar ; Şengül, Özkan ; 501181039 ; Yapı Mühendisliği Bilim DalıBeton; heterojen yapılı, bünyesinde boşluklar ve mikro çatlaklar bulunduran yarı gevrek bir malzemedir. Geleneksel yalın betonun enerji yutma kapasitesi düşük olduğundan, betonda dış yükler altında ani kırılma gözlenir. Gevrek kırılmanın önüne geçmek ve malzemeye daha sünek bir yapı kazandırmak adına çeşitli güçlendirme teknikleri kullanılmaktadır. Bunlardan biri olan çelik lif ile güçlendirme ise son yıllarda araştırma alanı genişleyen bir tekniktir. Çimento bulamacı emdirilmiş lifli beton (SIFCON) olarak adlandırılan bu kompozit malzeme geleneksel betona göre gelişmiş performans göstermektedir. Günümüzde, doğal kaynakların hızla tükenmesi, malzeme üretimi esnasında atmosfere salınan CO2 miktarının üretimin sürekliliğiyle devamlı olarak artması ve üretimler sırasında ihtiyaç duyulan enerjinin çokluğu gibi temel konu başlıklarından yola çıkılarak inşaat sektöründe de sürdürülebilirlik fikri önem kazanmaya başlamıştır. Bu sebeple, yürütülen çalışmadaki SIFCON üretimlerinde, ömrünü tamamlamış atık lastiklerden elde edilen iki çeşit hurda çelik tel kullanılmıştır. Bu çalışmanın temel amacı, atık çelik tel takviyeli SIFCON'un basınç, yarmada çekme ve eğilme dayanımlarına ek olarak; kırılma enerjisi ve tokluk gibi mekanik özelliklerinin çelik tel içeriğiyle değişiminin incelenmesidir. Deneysel çalışmada çimento hamuru bileşenleri sabit tutularak; %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarında atık çelik tel içeren karışımlar üretilmiştir. Bu üretimlere ek olarak karşılaştırma yapılabilmesi adına, tel takviyesiz şahit numuneler de üretilmiştir. Her bir karışımdan 3'er örnek olmak üzere 18 adet, iki farklı tel çeşidi için ise toplamda 36 adet prizma numune üretilmiştir. Geri dönüşüm tesislerden temin edilen atık çelik tel gruplarının içindeki veya yüzeyindeki lastik ve elyaf gibi istenmeyen malzemeler temizlenmiş, sürekli olarak kullanılacak teller kalıplara uygun şekilde kesilerek hazırlanmıştır. Ardından teller kalıplara mümkün olduğunca homojen olacak şekilde el ile yerleştirilmiş ve çelik teller arasına üretilen hamur emdirilmiştir. Kür uygulaması ile dayanım kazanılması ardından prizma numuneler çentiklenmiştir. Çalışmanın sonucunda, yarmada çekme dayanımı, eğilme dayanımı, tokluk ve kırılma enerjisi gibi mekanik özelliklerin tel takviyesiyle önemli oranda iyileştiği ve artan tel içeriği ile bu değerlerin de arttığı gözlemlenmiştir. Malzemenin yük-sehim eğrisinin pik sonrası davranışı iyileşmiş, bu noktadan sonra eğriler daha az dik hale gelmiş yani malzeme sünek yapı kazanmıştır. Ek olarak, atık çelik tel kullanımı ile basınç dayanımı değerlerinde önemli farklılıklar gözlenmemiştir. Özetle, farklı lif tiplerinin SIFCON'un mekanik özelliklerinin iyileşmesinde önemli bir katkısı olduğu, bu katkının artan tel içeriği ile arttığı ve bu iyileşme miktarlarının takviye olarak kullanılan telin karakteristik özellikleri ile değiştiği de gözlemlenmiştir. Bu çalışmadaki, takviye olarak yüksek fiyatlı ticari teller yerine atık çelik teller kullanılarak sürdürülebilir bir yaklaşımla yapılan SIFCON üretimlerinin mekanik özelliklerinde önemli oranlarda iyileşme olduğunu doğrulamaktadır.
-
ÖgeBir veri merkezi yapısının farklı sismik yalıtım birimleri kullanılarak TBDY-2018 yönetmeliğine göre değerlendirilmesi ve sonuçlarının karşılaştırılması(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-01-26) Kurt, Şafak ; Çağlayan Özdemir, Pınar ; 501171056 ; Yapı Mühendisliği ; Structural Engineeringİnternet ile globalleşen günümüz dünyasında, veri çok önemli bir yere sahiptir. Yapılan her bir işlemin kayıt altına alındığı teknoloji şirketleri, bankalar, ulusal güvenlik kurumları gibi birçok organizasyonun bu verileri yönetme ve saklama ihtiyacı bulunmaktadır. Günden güne artan veri hacminin güvenli bir şekilde depolanması ve her an ulaşılabilir olması bu kurumlar için kritik önem arz etmektedir. Ülkemizde can ve mal kayıplarına neden olan doğal afetlerin başında deprem gelmektedir. Ülke nüfusunun ve sanayinin çok büyük bir kısmı aktif fay hatlarının üzerine kurulan şehirlerde bulunmaktadır. Olası bir deprem durumunda, veri merkezi yapısının taşıyıcı sistemine ve içerisinde bulunan hassas ekipmanlara zarar gelmemesi için önlem almak zorunlu hale gelmektedir. Sismik yalıtım, yapıların ve yapısal olmayan elemanların deprem etkilerine karşı korunmasında kendini ispatlamış en etkin yöntemlerden biridir. Sismik yalıtımda temel amaç, deprem kuvvetlerini karşılayacak yapının dayanımını arttırmak yerine yapıya gelen deprem kuvvetlerini azaltmak prensibine dayanmaktadır. Zemin ile yapının taşıyıcı sistemi birbirinden ayrılarak deprem ivmelerinin yapıya erişmesinin önlenmesi, sismik yalıtımın birincil amacıdır. Yapıya etkiyen deprem ivmelerinin azalması nedeniyle sismik yalıtımlı binalarda kat ivmeleri ve göreli kat ötelemeleri standart binalara göre oldukça düşüktür. Sismik yalıtım sayesinde hem taşıyıcı sistem hem de bina içinde yer alan yapısal olmayan eleman ve ekipmanlardaki hasar oluşma ihtimalleri büyük oranda azaltılabilmektedir. Bu tez çalışmasında, bir veri merkezi yapısının iki farklı yalıtım birimi ile ankastre mesnetli olması durumları için deprem etkisi altında davranışı incelenmiştir. Uygulamada en çok kullanılan, kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimi ile eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimi çalışma kapsamında değerlendirilmiştir. Kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimi (LRB), kauçuk katmanlarının arasına ince çelik plakalar yerleştirilerek oluşturulan içerisinde bir veya daha fazla kurşun çekirdek bulunan sismik yalıtım sistemidir. Yeni Zelanda'da icat edilen bu yalıtım biriminin çevresel etkilere karşı dayanıklılığı fazladır. TBDY-2018 yönetmeliğinde tarif edilen kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimi elastik ötesi rijitliği; kauçuk kayma modülüne, kauçuk alanına ve kauçuk yüksekliğine bağlıdır. Bu parametreler değiştirilerek istenilen yalıtım birimi davranışları elde edilebilmektedir. Eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimi (FPS), sürtünmeli sarkaç sistem olarak da adlandırılmaktadır. Taşıyıcı sistem, eğrisel yüzeylerin arasında bulunan düşük sürtünmeli bir çekirdek üzerinde hareket eder. Deprem esnasında yapı, yalıtım biriminin iç bükey yüzeyinde yükselip alçalarak enerji sönümler. Eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtımın biriminin diğer sürtünmeli yalıtım birimlerinden en önemli farkı, yapısı gereği geri merkezlenme özelliğinin bulunmasıdır. Yapıya etkiyen dinamik etki ortadan kalktığında sürtünme kuvveti yardımıyla, yapı ilk konumuna dönme eğilimindedir. Eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım biriminin elastik ötesi rijitliği, TBDY-2018 yönetmeliğinde belirtildiği gibi eksenel yükün, etkin eğrilik yarıçapına bölünmesi ile bulunmaktadır. Yapı hakim titreşim periyodu ve yalıtım birimi yerdeğiştirmesi doğrudan etkin eğrilik yarıçapına bağlıdır. Yalıtım birimi mekanik özellikleri, TBDY-2018 yönetmeliğinde tarif edilen etkin deprem yükü yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Yalıtım birimlerinin mekanik özellikleri belirlenirken DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için deplasman ve periyot değerlerinin benzer olmasına dikkat edilmiştir. Kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimi ve eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimi için ayrı ayrı elde edilen özellikler ETABS programında doğrasal olmayan link elemanlara atanmıştır. Link elemanlar kolonların yalıtım arayüzüne bastığı noktalara girilmiştir. Deprem parametreleri, yapı konumu ve zemin sınıfı gözönüne alınarak AFAD Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması'ndan elde edilmiştir. PEER veritabanından, DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için hesaplanan yatay ivme spektrumuna uygun 11 adet deprem kaydı takımı seçilmiştir. Yapı konumunun depremsellik özelliklerini belirleyen fay tipi, faya olan uzaklık ve deprem büyüklüğü parametreleri veritabanında filtreleme yaparken gözönüne alınmıştır. Seçilen deprem kaydı takımları TBDY-2018 yönetmeliğinde belirtilen periyot aralıkları için DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde ayrı ayrı SeismoMatch programında ölçeklendirilmiştir. Ankastre mesnetli, kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimli ve eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimli mesnet koşulları için DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde herbiri için iki adet, toplamda altı adet hesap modeli oluşturulmuştur. Analiz sonuçları, zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi kullanılarak ETABS programından elde edilmiştir. Yapılan modal analiz sonucunda ankastre mesnetli yapının hakim periyodu 0.515 s, LRB yalıtım birimli yapının DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için hakim periyotları sırasıyla 3.933 s ve 1.516 s, FPS yalıtım birimli yapının DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için hakim periyotları ise sırasıyla 2.182 s ve 1.504 s bulunmuştur. Yalıtım birimi ön tasarımında bulunan periyot değerleri ile analiz sonucunda elde edilen periyot değerlerinin oldukça yakın olduğu görülmektedir. DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde kat kesme kuvvetleri ankastre mesnetli yapıya kıyasla, LRB yalıtım birimli yapıda %90, FPS yalıtım birimli yapıda %78.5 oranında azalmıştır. Çalışmada elde edilen DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için en üst katın ortalama kat yerdeğiştirmeleri incelendiğinde, ankastre mesnetli yapıya kıyasla yalıtım birimli yapıların kat yerdeğiştirmeleri beklenildiği gibi artmıştır. Yalıtım birimli modellerde üst yapının rijit kütle davranışı sergilediği gözlemlenmiştir. Yapılan analizler sonucunda elde edilen göreli kat ötelemeleri incelendiğinde, DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için yalıtım birimli yapıların kesintisiz kullanım performans düzeyini rahatlıkla sağladığı ancak ankastre mesnetli yapının sınırlı hasar performans düzeyi limitlerini aştığı görülmektedir. Analizler sonucunda DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde en üst katta oluşan ivmeler, ankastre mesnetli yapı için 1.854 g, LRB yalıtım birimli yapı için 0.073 g ve FPS yalıtım birimli yapı için 0.230 g olarak elde edilmiştir. Kat ivmelerinin ankastre yapıya kıyasla, LRB yalıtım birimli yapıda %96, FPS yalıtım birimli yapıda %87.6 oranında azalmıştır. Ayrıca LRB yalıtım birimli yapının kat ivmelerinin 0.2 g limit değerini aşmadığı, ancak FPS yalıtım birimli yapının kısa doğrultuda 0.2 g limit değerini bir miktar aştığı gözlemlenmiştir. Elde edilen veriler göz önüne alındığında, deprem gibi bir doğal afet sonrasında kesintisiz kullanım gerektiren veri merkezi tipi bir yapıda sismik yalıtım birimlerinin kullanılmasının, göreli kat ötelenmelerini ve kat ivmelerinin sınırlandırılmasında etkili bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır.
-
ÖgeOrta yükseklikte betonarme binada eğri yüzeyli sürtünmeli izolatör sisteminin etkinliğinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-03) Aksay, Meltem ; Darılmaz, Kutlu ; 501181064 ; Yapı MühendisliğiBu çalışmada deprem yalıtımı uygulamalarının tipik bir hastane binası üzerinde etkinliği incelenmiştir. Plan ve taşıyıcı sistem özellikleri hemen hemen her katta aynı olan 5 katlı binanın Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018)'nda bulunan şartlara göre deprem yalıtımı tasarımları yapılmıştır.Yapısal analizlerde ETABS analiz programından yararlanılmıştır. Sismik izolatör tipi olarak uygulamada ve literatürde sıklıkla kullanılan kayıcı esaslı sürtünmeli sarkaç tipi izolatör kullanılmıştır. Sırasıyla 50 yılda %2 ve 50 yılda %10 aşılma olasılıklarına karşılık gelen DD-1 ve DD- 2 deprem seviyelerine göre ölçeklendirilmiş 11 adet deprem kaydı doğrusal olmayan dinamik analizlerde kullanılarak yapılan tasarımların deprem performansları belirlenmiştir. Performans kriterleri, DD-1 deprem seviyesinde izolatör sistemlerinin alt sınır değerleri kullanılarak, yalıtım birimlerinin (izolatörlerin) deplasman ve dayanım limitlerinin aşılmaması, DD-2 deprem seviyesinde ise izolatörlerin üst sınır değerleri kullanılarak, üst yapıya etkiyen kuvvet ve kat göreli şekil değiştirmelerinin hedeflenen ve yönetmelikte verilen sınırların altında kalması olarak belirlenmiştir. Analizlerin sonucunda ortaya çıkan kat kesme kuvvetleri, göreli kat ötelemeleri, en büyük kat deplasmanları ve yapı periyotları karşılaştırmalı olarak çizelgeler halinde verilerek değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar geometrik ve malzeme özellikleri değişmeden oluşturulan ankastre mesnetli bina tasarımı ile karşılaştırmalı olarak yorumlanmıştır. Sismik izolatör mesnetli sistemlerin kullanılmasıyla artan yapı periyodu, azalan göreli kat ötelenmesi oranı,azalan kat kesme kuvveti ve azalan kat deplasmanları ile yapı daha güvenli hale getirilmiştir.
-
ÖgeResponse of a hyperbolic cooling tower under seismic excitations and wind load(Graduate School, 2022-02-09) Alzouabi, Mutz ; Hayır, Abdul ; 501191043 ; Structural EngineeringAt the beginning of the 20th century, the consumption of electricity increased around the world remarkably. Therefore, the construction of thermal and nuclear power stations speared worldwide. The power stations needed a large quantity of water in the power generation process. To cool water and reuse it again, the hyperbolic cooling towers were built in the power stations. The hyperbolic cooling towers are designed as tall and thin structures. During the services-life, towers may be exposed to different load types such as wind load, seismic load, construction load, and thermal load in addition to self-weight of the towers. The external loads on the hyperbolic cooling towers may cause a failure or collapse of the towers. The case of collapsing cooling towers may have consequences on both society and the economy. The work presented in this thesis aims to assess the behavior of an existing reinforced concrete hyperbolic cooling tower located at the RWE power station in the Neurath city in western Germany under seismic and wind loads. The reinforced concrete hyperbolic cooling tower is modeled and analyzed utilizing ABAQUS CAE 2020 finite element software. To investigate the seismic response of the tower, dynamic nonlinear time history analysis was applied in accordance with Eurocode 8. Due to the axis-symmetrical nature of the hyperbolic cooling towers, the seismic load is applied only in one horizontal direction. Three ground motion records are chosen in accordance with Eurocode 8 and matched to the elastic response spectrum of Eurocode for 5 percent viscous damping by spectra matching method, using SeismoMatch software. To apply time history analysis in ABAQUS, the Time-Integration implicit method is followed. The dynamic implicit step of ABAQUS is using Hilber-Hughes-Taylor's method (HHT), which is an extension of the Newmark β-method. Modified Newton–Raphson iterative procedure is followed throughout the dynamic analyses. The effect of wind load on the tower is calculated according to the VGB R610U standard as equivalent static pressure on both the external and internal shell walls of the tower. The external and internal pressure distribution coefficients (C_pe and C_pi) are taken into account. According to the abovementioned standard, the pressure caused by wind load is calculated based on terrain category and geographical location of the tower in terms of height, circumferential direction, and fundamental period. The nonlinearity of the materials is taken into the consideration. The concrete damage plasticity model (CDP) is utilized to simulate the inelastic behavior of the concrete. This model accurately defines concrete behavior under cyclic or dynamic loads, as well as simulates residual damage of concrete. The isotropic hardening model is used to simulate the plastic behavior of the steel reinforcement. In this thesis, the stress distributions, lateral displacement, and compressive and tension damage of the hyperbolic cooling tower caused by seismic and wind loads are investigated.
-
ÖgeEğri eksenli çubukların bulunduğu çerçevelerin tesir çizgilerinin elde edilmesi ve kafes sistemlerin limit yüke göre minimum ağırlıklı olarak boyutlandırılması(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-21) Ahioğlu, Nuri ; Orakdöğen, Engin ; 501181032 ; Yapı MühendisliğiBu çalışma kapsamında, içerisinde eğri eksenli çubuklar bulunan yapı sistemlerinin tesir çizgilerinin yaygın olarak kullanılan bir yapı analizi programı ile doğrudan elde edilmesi ve kafes sistemlerin limit yüke göre minimum ağırlıklı olarak tasarımı konuları incelenmiştir. Çalışma yedi bölümden oluşmakta olup, ilk bölümde çalışmanın amacı ve literatürde çalışma kapsamındaki konularda daha önce yapılan çalışmalar verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde tesir çizgilerinin kullanılmasında önemli olan yükler konusu, sabit yükler ve hareketli yükler olarak iki ayrı kategoride incelenmiş olup, hareketli yüklerin çeşitleri hakkında ayrıntılı bilgiler verilmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde, ilk olarak tesir çizgisi kavramı verilmiş ve tesir çizgileri oluşturulurken dikkat edilmesi gereken hususlara değinilmiştir. Ardından izostatik sistemlerin tesir çizgilerinin elde edilmesinde kullanılan, denge denklemleri ile çözüm ve Müller-Breslau prensibi ile çözüm yöntemleri açıklanmış ve elde edilen tesir çizgilerinin pratikteki kullanımı hakkında bilgi verilmiştir. Sonrasında hiperstatik sistemlerin tesir çizgilerinin elde edilmesinde kullanılan fonksiyonlar ve açı yöntemleri açıklanmıştır. Son olarak daha pratik ve sistematik olan hiperstatik sistemlerin tesir çizgilerinin açı yöntemi ile çiziminin açıklandığı sayısal iki örnek verilmiştir. Çalışmanın dördüncü bölümünde tesir çizgilerinin matris yerdeğiştirme yöntemi yardımıyla çizilmesi için bir yöntem açıklanmıştır. Yöntemde üçüncü bölümde verilen sonlu elemanlar yöntemine de uygulanmak üzere bir matris formülasyonu verilmiştir. Açıklanan bu yöntem literatürde bulunan diğer yöntemlere kıyasla analizleri oldukça kısaltmaktadır. Çalışmanın beşinci bölümünde tesir çizgilerinin çizilmesi amacıyla eleman yükleme matrislerinin matris deplasman yönteminde kullanılan birim deplasman matrislerinden yararlanarak nasıl elde edildiği anlatılmıştır. Elde edilen yükleme matrisleri sistemin analizinde kullanılacak yapı analiz programına ters yönde düğüm noktası yükü olarak etkitilmiş ve aranan kuvvetlerin tesir çizgileri elde edilmiştir. Ayrıca bu bölümde, klasik yöntemlerle tesir çizgisi diyagramları elde edilmiş eğri eksenli bir elemana sahip bir sistemin tesir çizgilerinin SAP2000 programı ile nasıl elde edileceği ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Çalışmanın altıncı bölümünde ilk olarak kafes sistemler hakkında bir bilgilendirme yapılmıştır. Ardından kafes sistemlerin limit yüke göre minimum ağırlıklı olarak boyutlandırılmasında kullanılacak formülasyon açıklanmıştır. Ayrıca bu bölümde ilgili konu ile ilgili dört adet örnek çözülmüştür. Problemlerin ilkinde optimizasyon işleminin tamamlanmasının ardından sistemin SAP2000 programı ile düşey yükler için statik itme analizi yapılmış ve limit yük parametresinin göçme yüküne (P = 1) eşit olup olmadığı kontrol edilmiştir. Çözümü yapılan dördüncü örnek ilk üç örnekten farklı olarak üç boyutlu bir geometri sahip olduğundan, sistemin SAP2000 programı ile modellenmesinin aşamaları ayrıntılı olarak verilmiş ve optimizasyon işlemleri tablolar üzerinde açıklanmıştır. Çalışmanın yedinci ve son bölümünde yapılan çalışmalar özetlenmiş ve elde edilen sonuçlara yer verilmiştir.
-
ÖgeOrtak podyum üzerinde yükselen mevcut betonarme yüksek katlı yapının deprem performansının zaman tanım alanında doğrusal ötesi analiz ile belirlenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-03) Aksoy, Ömer Faruk ; Taşkın, Beyza ; 501191049 ; Yapı MühendisliğiYüksek yapının deprem etkileri altında davranışını belirlenmesi, davranışa etki eden pek çok parametrenin hesaba katılması gerekliliği, bu parametrelerin üzerinde mutabakat sağlanmış kesinlikte anlaşılmış olmaması ve yüksek modların davranışa etkisinin büyük olması gibi durumlar düşünüldüğünde, yapı ve deprem mühendisliğinin en sofistike konularından biri haline gelmektedir (Budak, 2015). Yüksek yapıların ülkemiz mevcut bina stokunu içindeki yüzdesi gün geçtikçe artmaktadır. Ülkemizdeki küçük ve orta ölçekli yapıların büyük çoğunluğunun yeterli kapasiteye sahip olmadığı geçtiğimiz birkaç yüzyılda yaşanmış yıkıcı depremler ile acı bir şekilde tecrübe edilmiştir. Bu durumdan yapılabilecek nihai çıkarım az ve orta katlı yapıların önemli bir çoğunluğunun tasarım ve inşa dönemlerinden yürürlükte olan deprem yönetmeliğine uygun olarak tasarlanmadığı ve/veya yapım aşamasında yeterli mühendislik hizmeti alınmadığı, sıkı denetimlere tabi tutulmadığıdır. Yüksek yapılar, az ve orta katlı yapılara kıyasla daha iyi bir mühendislik hizmeti alması ve yapım aşamasında daha sıkı denetime tabi tutulması yönüyle ayrışıyor olsa da yüksek yapıların deprem performanslarının kâğıt üzerinde gerçeğe yakın tahmin edilmesi az ve orta katlı yapılara nazaran bir o kadar meşakkatlidir. Yüksek yapının deprem performansının belirlenebilmesi için geliştirilmiş günümüzde en çok tercih edilen hesap yöntemi zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap (ZTADOH) yöntemidir. Bu yöntem yüksek işlem hacmi gerektirdiğinden ve analiz sonucu açığa çıkan verilerin depolanması ve işlenmesindeki iş yoğunluğu sebebiyle bu yöntemin kullanım sıklığı bilgisayar teknolojisinin gelişimi ile doğru orantılıdır. Hesap yöntemi ile alakalı bilgi vermek gerekirse yapılan işlem adımlarını kısaca şu şekilde özetlemek mümkündür. Yapı modeli oluşturulduktan sonra yapı deprem etkisi altında analize tabi tutulup her bir betonarme taşıyıcı sistem elemanının kritik kesitlerindeki beton ve çelik malzemesinin şekil değiştirmeleri, deprem yönetmeliğince belirlenen hasar sınırları ile karşılaştırılarak yapının deprem performansı belirlenmektedir. Bu işlem 22 deprem seti için tekrarlanmaktadır. Sonuçlar arasından en elverişsizi seçilerek hasar tespiti yapılmakta ve bina performansı tespit edilmektedir. ZTADOH yönteminin harcanan zaman ve bilgisayar kapasitesi bakımından uygulanabilir hala getirmek ve analiz sonuçlarının yorumlanmasını kolaylaştırmak amacıyla istatistik biliminden yararlanılmaktadır. İncelenen bina taşıyıcı sistemleri benzer özelliklerine göre gruplandırıldıklarında aynı örneklem içerisinde yer alan binalar yeterli sayıda deprem yer hareketine maruz bırakıldıklarında alınan sonuçlar bir araya getirildiğinde verilerin dağılımının Standart Normal Dağılım ile yüksek korelasyon gösterdiği anlaşılmaktadır. Bu benzerlik göz önünde bulundurulduğunda yapının ilgili deprem parametresi altında ne kadar olasılıkla hangi hasar seviyesinde bulunabileceği hakkında çıkarımda bulunulabilir. İlgili dağılım fonksiyonları Hasar Görebilirlik (Kırılganlık) Eğrileri şeklinde literatürde yer almıştır. İncelenen mevcut yüksek yapının TBDY 2018 yönetmeliğince deprem performansı belirlenmiş ve değerlendirilmiştir. Yedi bölümden oluşan yüksek lisans tezinin birinci bölümü olan giriş kısmında çalışmanın önemi, konusu, amacı ve kapsamına ek olarak literatür özetine yer verilmiştir. İkinci bölümde yüksek bina performans değerlendirmesi konusu üzerinde durulmuştur. Kapasite tasarım yaklaşımı ve performansa dayalı tasarım yaklaşımı özetlenmiş, doğrusal olmayan hesap yöntemi anlatılmıştır. Deprem düzeylerinden bahsedilmiş ve deprem tasarım spektrumları tanımlanmıştır. Bu bölümde son olarak TBDY 2018'e göre yüksek binalar için tanımlanan performans düzeyleri ve hedefleri açıklanmıştır. Üçüncü bölümde mevcut bir betonarme yüksek binanın analiz modelinin oluşturulması konusu işlenmiştir. Yapı genel bilgileri verilmiş, modelleme ve çözümlemede kullanılan yaklaşımlardan söz edilmiştir. Yük tanımlamaları ve malzeme modelleri açıklanmıştır. Tasarıma esas perde, kolon ve kiriş kesitleri tespit edilmiş, betonarme kesitlerin çevrimsel (histeretik) davranışı irdelenmiştir. Plastik mafsal tanımları açıklanmış, kiriş, kolon ve perdelerde plastik mafsal tanımlamalarının analiz programına tanıtılması gösterilmiştir. Taşıyıcı sistem elemanlarının yönetmelikçe tanımlanan hasar sınırları belirlenmiştir. Çok serbestlik dereceli taşıyıcı sistemlerin dinamik çözümü üzerinde durulmuş ve çalışmada kullanılacak programlar ve programların kullanım esasları açıklanmıştır. Dördüncü bölümde deprem kayıtlarının seçimi üzerinde durulmuş seçilen kayıtların özelliklerinden bahsedilmiştir. Deprem kayıtları ham veri olarak elde edilmesinden dolayı temel çizgisi düzeltmesi ve filtreleme işlemine tabi tutulmasının ardından filtrelenmiş kayıtlar bölgesel deprem tasarım spektrumunun (Hedef Spektrum) ilgili periyot aralığında ölçeklenerek analizlerde kullanılabilir hale getirilmesi açıklanmıştır. Beşinci bölümde mevcut betonarme yüksek binanın zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizi gerçekleştirilmiş ve yapım aşamaları açıklamıştır. Altıncı bölümde analiz sonuçları değerlendirilmiştir. Göreli kat ötelemeleri kontrol edilmiş, yapısal elemanların hasar durumları incelenerek yapının deprem performansı belirlenmiştir. Yedinci ve son bölümde yapısal analiz sonuçları değerlendirilmiş, çalışma sonucunda yapılabilecek çıkarımlar derlenmiştir. Benzer yapısal tasarım ve analiz konuları ile alakalı gelecekte yapılması muhtemel çalışmalar için öneri ve tavsiyeler sıralanmıştır.
-
ÖgeZayıf zemin üzerine inşa edilen sismik taban yalıtımlı binaların performanslarının incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-08-16) Deniz, Gökay ; Fahjan, Yasin ; 501201015 ; Yapı MühendisliğiSismik izolasyonda genel prensip üstyapı ve temelin birbirinden ayrılmasıdır. Bu tasarımda zeminden yapıya aktarılan deprem kuvvetlerinin azaltılması amaçlanmaktadır. Bu azaltma binanın periyodu arttırılarak ya da yapı etkin sönümü arttırılarak yapılır. Zayıf zeminlerde genellikle sismik izolasyon tercih edilmez. Bu tarz zeminlerde zemin hakim periyodu çok uzundur. İzolatörler de binanın periyodunu arttıracağından dolayı yapı periyodu ile zemin hakim periyodu çakışarak rezonansa sebep olabilir. Bu da yapının alması gerekenden çok daha fazla deprem kuvveti almasına yol açar. Yapısal hasar deprem ve yapı özelliklerinin yanı sıra zemin koşullarına da bağlıdır. Deprem dalgaları anakayadan zemine doğru ilerlerken değişime uğrar. Zeminin deprem dalgaları üzerindeki bu etkisine zemin büyütme etkisi denir. Zemin büyütmesindeki en önemli etkenlerden birisi zemin kayma dalgası hızıdır. Kayma dalgası hızı düştükçe zemin daha yumuşak olmaktadır. Yumuşak zeminlerdeki zemin büyütmesi, sert zeminlerin aksine binanın uzun periyotlarda daha fazla taban kesme kuvveti almasına sebep olabilir. Bu çalışmada bir hastane yapısının farklı kayma dalgası hızlarındaki kurşun çekirdekli kauçuk izolatör (LRB) ve sürtünmeli sarkaç sistem (FPS) tipi yalıtım birimleri ile analizleri yapılmıştır. Zayıf zeminlerdeki değişimi daha net görebilmek için ZD zemin sınıfı için 4 farklı kayma dalgası hızı seçilmiştir. ZC zemin sınıfı için birbirinden farklı 2, ZB zemin sınıfı için ise 1 kayma dalgası hızı kullanılmıştır. Öncelikle LRB ve FPS tipi yalıtım birimleri hakkında bilgi verilmiş ve sismik izolasyonlu yapılarla ilgili Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği şartları açıklanmıştır. Daha sonra bu şartlar doğrultusunda izolatör boyutlandırılması yapılmıştır ve ilgili kontrolleri gösterilmiştir. Uygulama bölümünde ise 4 katlı bir hastane binası ankastre mesnetli ve izolatörlü olacak şekilde modellenmiştir. Yapı modellerinin zaman tanım alanlı analizleri ETABS programı kullanılarak yapılmıştır. ETABS programında modellemenin nasıl yapılacağı detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Analizler sonucunda elde edilen izolatör yer değiştirmeleri, maksimum kat yer değiştirmeleri, göreli kat ötelemeleri, kat kesme kuvvetleri, taban kesme kuvveti oranları, kat ivmeleri ve kolon kapasiteleri karşılaştırılmış ve zemin kayma dalgası hızının sonuçları nasıl etkilediği araştırılmıştır.
-
ÖgeBetonarme binalarda zemin kat yüksekliğinin farklı olması durumunda dolgu duvarların etkisinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-25) Ateş, Özge ; Özkul Aksu, Tülay ; 501181037 ; Yapı MühendisliğiÜlkemizin deprem bölgesinde yer alması, yapıların tasarımı ve buna bağlı olarak yapımının gerçekleştirilmesi sırasında deprem yüklerinin yapı üzerindeki etkilerinin dikkate alınmasını gerektirmektedir. Burada talep edilen herhangi bir deprem anındaki hasar ve kayıpları en aza indirmektir. Bu nedenle oluşacak büyük hasarların önüne geçilebilmesi için yapıların doğru ve uygun şekilde tasarlanması ve yapının olabildiğince gerçeğe yakın modellenmesi gereklidir. Depreme dayanıklı yapı tasarımında taşıyıcı sistemin herhangi bir düzensizliğine sahip olması istenmez. Genellikle bireysel kullanımlardan kaynaklanan mimari nedenlerle veya zemin katlarının market, otopark, depo, işyeri gibi ticari kullanımlardan dolayı zemin kat, normal katlardan daha yüksek imal edilmekte ve mevcut duvarlar kaldırılmaktadır. Zemin katta dolgu duvarların bazılarının veya tümünün kaldırılması kat rijitliğini azaltmakta ve zemin katta rijitlik düzensizliğine, başka bir deyişle yumuşak kat düzensizliğine sebep olmaktadır. Ayrıca duvarların asimetrik yerleştirilmesi halinde kütle merkezi ile rijitlik merkezinin birbirinden uzaklaşması öngörülemeyen burulma düzensizliğine yol açabilmektedir. Zemin katın yüksekliğinin arttırılması da yapıda zayıf kat düzensizliğine sebep olabilmektedir. Tüm bu istenmeyen durumlar yönetmelikler ile sınırlandırılmış ve bu olumsuz etkilerin ortadan kaldırılması mümkün kılınmıştır. Dolgu duvarlar genellikle taşıyıcı elemanlar olarak düşünülmemekte ve yapıya sadece kirişlerin üzerinde yayılı yük olarak hesaplara dahil edilmektedir. Taşıyıcı çerçeve sisteminde kolon ve kiriş arası boşlukları dolduran dolgu duvarlar yatay yük etkisi altında oldukça önemli rol oynamaktadır. Betonarme yapıların tasarım süreçlerinde her ne kadar dolgu duvarların etkileri göz ardı edilse de yapılan çalışmalar dolgu duvarların yapı davranışına etkileri olduğunu açıkça ortaya koymuş ve bu etkiler ihmal edildiği takdirde yapıda öngörülemeyen hasarlar meydana getirebileceği belirtilmiştir. Dolgu duvarların etkisinin dikkate alınmadığı durumlarda analiz sonuçlarının gerçek değerleri temsil etmediği yapılan deneysel çalışmalar sonucunda görülmüştür. Ayrıca tasarımı yapılan yapının gerçekçi modellenebilmesi için hesap analizlerinin dolgu duvarların taşıyıcı sistem üzerindeki etkisini göz önüne alacak şekilde yapılması gereklidir. Böylece dolgu duvar-çerçeve etkileşimi önem kazanmakta ve söz konusu etkileşimin uygun modellenmesi gündeme gelmektedir. Deprem bölgesinde yer alan ülkemizde, yapıların tasarım ve projelendirme süreçlerinde dolgu duvarların etkisinin yeteri kadar dikkate alınıp alınmadığı sık sık tartışılmaktadır. Dolgu duvarların modelleme yöntemleri ve gerçeğe en uygun yöntemin araştırılması günümüze kadar birçok çalışmaya konu olmuştur. Ve bu konu ile ilgili yapılan çalışmalar gün geçtikçe artmaktadır. Dolgu duvarların, yapının yatay ve düşey yükler altında davranışına, rijitlik, taşıma kapasitesi, periyot ve enerji tüketme kapasitesi gibi önemli ve olumlu katkıları vardır. Yapı davranışında meydana getirdiği en önemli değişim dolgu duvarların yatay rijitliğinin ön plana çıkarak yapının serbest titreşim periyodunun azalması yönünde olmaktadır. Dolgu duvarlar, malzeme mekanik özelliklerinin çok değişken olması yanında birçok parametreye göre farklılık göstermesi, imalat koşullarına ve temas yüzeylerine bağlılığı, modele yansıtılmasının kolay olmaması ve taşıyıcı olmamasından dolayı yapılan modellemelerde dikkate alınmamaktadır. Hesaplamalarda ise daha önce yapılan çalışmalar sonucu oluşturulan ampirik formüller kullanılmaktadır. Dolgu duvar davranışını tanımlarken bir diğer önemli özellik ise içerisinde boşluk olması durumudur. Daha önce yapılan çalışmalar mevcut boşluğun büyüklüğü ve bu boşluğun duvar içerisindeki konumuna göre dolgu duvarın yapıya olan etkilerinin değiştiğini göstermiştir. Ayrıca bant pencerelerin varlığı ya da farklı sebeplerle dolgu duvarların kolon boyunca süreklilik göstermediği ve kat yüksekliği boyunca devam ettirilmediği durumlarda kısa kolon etkisinin oluştuğu bilinmektedir. Bu gibi durumlarda kolon etkili boyu azalarak ve kolonun alt ucunda oluşması planlanan plastik kesit, gerçekte yarım duvarın bitim bölgesinde ortaya çıkarak kolonlarda oluşacak kesme kuvvetlerinde tasarımdan farklı artış meydana gelir. Literatüre bakıldığında tüm bu parametreleri doğru modelleyebilmek adına çok çeşitli ampirik formüller geliştirilmiştir. Bu çalışmada Türkiye'de sıklıkla görülen zemin kat yüksekliğinin diğer katlara göre daha yüksek imal edilmesinin ve bunun yanı sıra zemin katta dolgu duvar yerleşiminin azaltılmasının betonarme yapılar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY-2018)'e ve diğer standartlara uygun olarak ön boyutlandırılması ve tasarımı yapılan A binası, zemin kat yüksekliği değiştirilerek B ve C binaları oluşturulmuş, binaların İstanbul ile Sarıyer ilçesinde yer aldığı kabul edilmiştir. Yapılan seçimlerde eşdeğer deprem yükü yönteminin uygulama sınırları dikkate alınmış olup, zayıf kat düzensizliği durumu dışında düzensizlik durumu mevcut değildir. Modelleme için, mesafeleri 5 m olacak şekilde 6x6 açıklığa, toplam 900 m2 taban alanına sahip ve (X)-(Y) doğrultusunda simetrik betonarme bina planı seçilmiştir. Zemin kat ve 7 normal kattan oluşan konut türü binalarda normal kat yükseklikleri tüm modellerde 3 m, zemin kat yüksekliği A binasında 3 m, B binasında 4 m, C binasında 5 m alınmıştır. Dolgu duvar yerleşimi ise tüm modellerde normal katlarda her kiriş altında, zemin katta (X) ve (Y) doğrultularında sadece orta aksta olacak şekilde seçilmiştir. Zemin kat yükseklik değişiminin ve dolgu duvar modellemesinin yapılmasının etkilerinin araştırılması için taşıyıcı sistem boyutları tüm modellerde sabit tutulmuştur. SAP2000 programında üç boyutlu olarak oluşturulan 3 model, literatürde yer alan çok sayıda dolgu duvar modellemelerinden tekli eşdeğer basınç çubuğu yöntemi ile dolgu duvar modellemesi yapılarak tekrarlanmış, toplamda 6 model oluşturulmuştur. Boşluklu fabrika tuğla malzemesinin kullanıldığı duvarların modellemesi için TBDY-2018'de yer alan temsili basınç çubuk genişlik ve eşdeğer basınç çubuğu katsayısı denklemleri kullanılmış, duvar elastisite modülü olarak yine yönetmelikten ilgili değer alınmıştır. Dolgu duvarların boşluk içermediği kabul edilmiştir. İki ucu mafsallı olarak modellenen eşdeğer sanal basınç çubukları sadece basınç kuvvetine maruz kalabileceği için bu temsili çubukların çekme limitleri sıfırlanmıştır. Oluşturulan modeller TBDY-2018'de yer alan doğrusal hesap yöntemlerinden eşdeğer deprem yükü yöntemi kullanılarak 6 model de analiz edilmiş, analiz sonuçlarına göre yapıların deprem davranışlarındaki değişiklikler yorumlanmıştır. Analizler sonucunda zemin kat yüksekliğinin artması ile bina ağırlıklarında, periyotlarda, kat yatay deplasmanlarda, göreli kat ötelemelerinde, salınım, zemin kat kolon ve kiriş iç kuvvetleri değerlerinde artış, kat rijitliklerinde azalma gözlemlenmiştir. Değişiklik sonucu gözlemlenen kat rijitlik değerinin azalması ve buna bağlı kat ötelenmesinin artması durumu dolgu duvarsız binalarda dolgu duvarlı binalara göre daha fazla ön plana çıkmaktadır. Dolgu duvar modellemesinin yapılması ile periyotlarda, kat yatay deplasmanlarda, göreli kat ötelemelerinde, salınım, burulma katsayısı, zemin kat kolon ve kiriş iç kuvvetleri değerlerinde azalma, kat rijitlik değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Dolgu duvarların içerisinde bulunduğu betonarme çerçeveyi ve dolayısıyla betonarme yapıyı rijitleştirmesi sonucu, bulunan periyot değerlerinin ve yatay deplasmanların azalması beklenen bir sonuçtur. Ayrıca dolgu duvar yerleşimi ve modellemesinin burulma üzerinde etkili olduğu tespit edilmiştir.
-
ÖgeThe effects of moisture content and load duration on the behaviour of glued laminated timber three-pinned portal frames with tapered members(Graduate School, 2023-02-10) Aslan, Özge ; Bayramoğlu, Güliz ; 501181036 ; Structure EngineeringThe early 1900s were the beginning of the lengthy history of glued laminated timber's patent of the construction method was taken in Switzerland. Since then, the technics of lamination, adhesive properties and manufacturing facilities have developed, and this helped glued laminated timber to spread around the World. Glued laminated timber, which is usually treated as an orthotropic material in engineering (Mascia & Lahr, 2006), is made of two or more layers of processed lumbers parallel to each other with structural adhesives. The material's strength and stiffness differ based on the direction of the material and the direction of the loading therewithal. There are many motivations to increase the usage of timber, which are included but not limited to: being a light structural material that provides easier constructability, less seismic load due to light mass, reducing carbon emission by acting as a carbon store, being sustainable material, performing slow burn and being predictable during fire and more. The three-pinned portal frame, one of the most common glued laminated timber structures, is the subject of this thesis. The thesis aims to understand the effect of the moisture, load duration and the service classes of the glued laminated timber on three pinned portal frame members along with the glued laminated timber material's structural behaviour. The span and spacing of the frames have been chosen with consideration of commonly used construction products. Therefore, the strength classes considered are; GL24, GL28, GL30 and GL32. All service classes and the applicable load durations have been considered for the analysis. The symmetrical tapered portal frame was designed with 24 m of spanning with an assumed 5 m of frame spacing. To analyse the portal frame's maximum of 1 capacity utilisation capacity, the design of the portal frame has been determined based on the most critical material, loading term and the service class, which are GL24 class timber, medium-term loading and service class 3. There are three service classes, all of which have been included in this study. However, only two of the five load durations have been included in this study. The service classes differ from 1 to 3 depending on the material's moisture content and the surrounding environment's humidity. The class is higher where the moisture content is higher (British Standards Institution, 2004). On the other hand, the load durations are specified in EC5 according to the load type and the accumulated load duration range. For the study case, the only load that can have different load durations is snow, which the considered load durations are medium-term and short-term load durations. The analysis and design of the glued laminated timber members have been done primarily based on Eurocode standards, and where geographical information is required but not available, the Turkish standards have also been considered. So, the characteristic snow load has been taken from TSE 498 (Turkish Standards Institution, 1997) due to the lack of Turkey details in EC1-Part 1.3. The seismic load has been carried out per EC8, spectral type 1(higher seismic), and the ground and the seismic zone parameters have been chosen according to the structure's location, which is in Turkey, Marmara region. The reference peak ground acceleration is taken from the Turkey 475 return period seismic map (TMMOB Chamber of Geology Engineers, 2022). The fundamental period of vibration (T1) was first calculated with the Rayleigh method with the required fictitious of 1 kN horizontal load to be applied at the top of the columns in the Sap2000 model to determine the deflection. Additionally, the T1 period has been checked with modal response spectrum analysis to compare the results. It has been seen that both results are only slightly different, and they are both between TB and TC. So that the base shear force is found per the first period and the ordinate of the design spectrum (Sd(T)). This thesis study worked with the programs: 2-D SAP2000 analysis, AutoCAD, TEDDS for Word and MS Office. The frame members, the joint releases, and material properties have been assigned along with the specified loading and the combinations per EC0 and EC5 in the SAP2000. This software provided the moment bending, shear and axial force body diagrams in addition to the initial joint deflection. According to the first design, the tapered beams and columns are designed with 1.00 capacity utilisation capacity: the beams' thickness is from apex to the end, 0.4 m to 1.225 m, and the columns' are from pinned to the other end, 0.5 m to 1.3 m. The width of the beams and columns is 0.25 m. The details have been provided in section 4 with drawings. To run the analysis of beam and column design multiple times under different loadings and different materials strength, the calculation sheet has been prepared with the program TEDDS for Word. In these formula sheets, the most critical governing strength and deformation combinations are considered. The results showed that the ULS govern case is 1.35G + 1.5S for both columns and beams, whereas the SLS govern case is G + S for beams, and the governing case of the column is G + W. The capacity utilisation results have been gathered and plotted with MS Excel charts initially based on the material strength class, limit state, and whether it is a beam or a column. The interpretations of these graphs are provided in the conclusion, and additional graphs are included. The interpretation of results has been undertaken for ULS and SLS separately for all considered materials. Additionally, a combined ULS and SLS chart has been presented for the GL24 class material. The combined ULS and SLS graphs of GL24 material for both beam and column showed that the governing limit state is the ultimate limit state compared to the serviceability limit state with a capacity utilisation difference of more than %40. The overall governing case is the strength of the beam compared to the column with the capacity utilisation of 1.00 where the considerations are; service class 3 and load-duration class of snow is medium term. Also, one of the main interpretations is that the columns are governed by the stability capacity, whereas the beams are governed by stress capacity. It can also be seen that the ULS utilisation of both services, class 1 and 2 are equal due to the same kmod coefficient. However, this differs for service class 3 due to different load-duration classes of snow. Additionally, it is noted that the strength class of beams and columns can be selected differently for economical solutions because the capacity utilisation of columns is always less than the beams' capacity utilisation. The serviceability limit state has been calculated for portal frames' vertical and horizontal displacement limitations. During the limitation consideration, it is noted that the portal frame does not have any crane and the roof to support non-flexible or brittle parts (Steel Construction Institute, 2006). One of the findings is that the capacity usage difference between the vertical and horizontal deflections is significant in the serviceability limit state capacity utilisation. It demonstrates that vertical displacement is more critical than horizontal deflection. Vertical displacement has the highest serviceability capacity utilisation of 0.524, while horizontal displacement has 0.19. Additionally, the portal frame's vertical deflection is governed by the initial deflection, whereas the horizontal deflection limitation is governed by the final deflection. Thus, regardless of the service class difference, the SLS capacity utilisation is the same for vertical deflection. Therefore, no service class and moisture content impact can be observed on the portal frame's vertical deflection. These results can be used in future designs, making the design more efficient.