LEE- Yapı Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Sustainable Development Goal "Goal 9: Industry, Innovation and Infrastructure" ile LEE- Yapı Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeAtmosferik depolama tanklarında güncel hasarlarla ampirik ve analitik kırılganlık analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-08) Bezir, Fırat ; Sarı, Ali ; 501171048 ; Yapı MühendisliğiSilindirik atmosferik depolama tankları temelde ülkelerin enerji ihtiyaçlarının karşılanmasında kullanılan petrol ve türevleri ile sıvılaştırılmış doğal gaz gibi ürünlerin depolanmasında faydalanılan yapısal elemanlardır. Bu tanklar su, şarap ya da katı atıkların da depolanmasında kullanılmıştır ve halen kullanıldığı tesisler mevcuttur. Depoladığı üründen bağımsız olarak, depolama tanklarının gerek geometrisinden kaynaklı hasar almasının mümkün olması, gerek ülkeler genelinde tank tesislerinin konumlandırıldığı alanların sismik etkilere daha açık bulunmaları, gerekse tanklar içerisindeki sıvı malzemenin olası salınımlarda sahip olduğu salınım etkilerinin tanklarda hasara sebep olacak şekilde etkili olması durumları, depolama tanklarını kırılgan yapmakta ya da hasar görebilmeye açık hale getirmektedir. Bu çalışma kapsamında "kırılganlık" ya da "hasar görebilme" terimleri sadece sismik etkilerden direkt etkilenen ya da sismik etkilere bağlı ikincil etkilerden kaynaklanan hasarı temsil etmek için kullanılacaktır. Literatürde ve pratik kullanımlarda farklı depolama birimleri bulunmaktadır. Bu araştırmada, sadece atmosferik silindirik çelik depolama tankları üzerinde çalışılmıştır. Çalışma genelinde, ilgilenilen bu tanklar depolama tankı ya da atmosferik depolama tankı ifadeleriyle nitelendirileceklerdir. Bu çalışmada izlenen yol kısaca ifade edilecek olursa, çalışmanın ilk aşamasını mevcut akademik yayın çalışmalarından, sismik aktiviteler sonucu hazırlanan raporlardan, araştırma tezlerinden ve akademik açıdan kabul edilebilecek diğer kanallardan elde edilen depolama tankı hasar veri tabanının derlenmesi işi oluşturmuştur. Gözleme dayalı hasar kayıtları çalışmalarının tarihçesi 1970'lere dayanmakla birlikte, yakın tarihimize kadar depolama tanklarındaki hasarlarla ilgili çalışmalar mevcuttur. Yazar, ilgili çalışmalarda işlenmiş gerçek deprem olayları sonucu hasar gören tankları, tankların geometrileri, tank lokasyon bilgileri, tankın içerdiği sıvı niteliği, tank konfigürasyonu ve özelliği ve çalışmanın ileriki bölümlerinden görüleceği üzere, sismik hesap sonuçları ve diğer değişkenleri içerecek şekilde derlemeyi başarmıştır. Bu şekilde toplanan toplam tank sayısı 4509'dur. Bu çalışma sonucu tank hasarlarına ait bir hasar matrisi oluşturulmuştur. Tanklar bu matriste sahip oldukları hasarlara göre belirli hasar sınıflarına atanmıştır. Tank hasar belirleme ve hasar sınıfı tayini mevcut literatürde ve tank tasarımı ile ilgili uluslararası kodlarda günümüze kadar gelişip değişerek işlenmiştir. Bu hasar sınıfları arasında ciddi farklar olmasa da farklı hasar sınıfı tanımlamaları mevcuttur. Bu araştırmada, yazar tank hasar sınıfını da yaptığı kapsamlı veri toparlama işlemleri neticesinde, sektör uzmanlarının da görüşleri üzere güncelleyerek çalışmaya dahil etmiştir. Ardından, gözleme dayalı bu hasar veri setinde, hasara sebep olan sismik olayların temel karakteristikleri kullanılarak, hasar ve hasarın sebebi arasındaki istatistiksel ilişki mevcut istatistiksel bakış açıları ile yorumlanıp, tank hasar matrisindeki hasar sınıfları için sismik kırılganlık eğrileri elde edilmiştir. Bu noktada kısaca vurgulanmak gerekirse, literatürde kırılganlık analizi gerçekleştirmek için birden fazla istatistiksel metot bulunmakla birlikte, bu çalışma kapsamında hasarın doğası ile uyumlu olacağı ispat edilmiş yöntemler seçilmiştir. Sismik aktiviteler sonucu tankların performansı söz konusu hasarın varlığı veya yokluğu şeklinde ikili değişkenle tanımlanabileceği için, istatistikte ikili (binary) dağılımlar için olasılık hesaplarında işlevselliği ispatlanmış olan lojistik regresyon yöntemi seçilmiştir. Bununla birlikte, bu yöntemde parametre tahmini için kullanılan fonksiyonlardan logit ve probit modeller ile maksimum olabilirlik yöntemi seçilerek, lojistik regresyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu noktada dikkat edilmesi gereken konu; hasarın çıkış nedeni olan depremlerin ve tanklara ait karakteristiklerin her tank ya da tank grubu için birbirinden bağımsız olmasıdır. Bu nedenle, elde edilen hasar sınıflandırma matrisi her hasar sınıfı için yakın ya da ortak dağılımı vermekten uzaktır. Bu da hasar matrisinin ve sadece gözleme dayalı verilerin kullanılarak elde edilen kırılganlık eğrilerinin güvenilirliği sorusunu göz önüne getirmektedir. Ayrıca farklı durumlarda, özel ihtiyaçlara göre risk hesaplamalarının gerekli olduğu durumlarda, çok genel sonuçlar ifade edecek gözlemsel sonuçların vereceği kanı sorgulanmalıdır. Bu noktada, akademik ve mühendislik perspektifi mevcut veri boşluğuna rasyonel müdahalelerle elde edilen kırılganlık eğrilerinin iyileştirilmesini gerekli kılmaktadır. Bilimsel bilginin temel ilkelerinden biri olan faydalılık prensibi gereğince, mevcut hasar veri tabanını iyileştirmeye yönelik sonlu eleman analizleri ile gerçek tank geometrisi ve özelliklerini kullanarak, tanklarda sismik etkilerin sonuçları gözlemlenmiştir. Tankların maruz bırakıldıkları sismik yer hareketleri sonucu, sahip oldukları hasarlara göre her tank ilgili hasar sınıfına yerleştirilerek mevcut hasar veri tabanı hem nitelik hem de nicelik olarak iyileştirilmiştir. Sonlu eleman modelleri ile kırılganlık analizlerinin gerçekleştirildiği hasar veri tabanında toplamda 396 adet hasar bilgisi bulunmaktadır. Çalışmanın bu bölümünde, 11 adet yer hareketi ile gerçekleştirilen 396 adet analiz sonucu kırılganlık eğrileri 8 farklı deprem şiddet ölçüm birimi için gerçekleştirilmiştir. Çalışmada 3 farklı geometride, 2 farklı doluluk oranında, 2 farklı çatı konfigürasyonunda ve 3 farklı tank kabuk kalınlığı dağılımında modellenen tanklar, yapı sıvı etkileşimi göz önünde tutularak, zaman serisi analizleri sonucu hasar bilgileri kaydedilmiştir. Numerik çalışmaların sunduğu model bilgileri ile literatürde güvenilirliği kanıtlanmış ampirik formülasyonlar kullanılarak depolama tankları için periyot hesapları gerçekleştirilmiştir. Bunun nedeni, maksimum yer ivmesi ve maksimum yer hızına (PGA, PGV) ek olarak diğer sismik ölçüm birimlerinin kırılganlık analizinde ortaya çıkaracağı sonuçlara yanıt aramaktır. Böylece, aşağıda izah edileceği üzere deprem kayıtlarından elde edilebilecek PGA ve PGV parametrelerine ek olarak, 6 adet sismik şiddet parametresi elde edilmiştir. Çalışmanın bu konusu kapsamlı şekilde, binlerce veri analizi sonucu elde edilmiştir. Bu çalışmada sadece elde edilen sonuçlar ve analiz prosedürleri ifade edilmiştir. Çalışmada enerji hesapları, 24 farklı periyot değerinin 3 farklı deprem bileşenine sahip 11 adet deprem kaydı için milyonlarca deprem verisinin yazılımsal araçlarla işlenmesi sonucu, enerji talep spektrumları olarak elde edilmiştir. Bu sismik parametrelerin PGA ile aralarındaki korelasyon, lineer regresyon analizleri ile elde edilmiştir. Buna ek olarak, bu çalışmada ilgilenilen bir diğer temel konu ise, yapılan kırılganlık analizlerinde kullanılan sismik şiddet ölçüm değişkeninin faklı türdeki hasarların tespitindeki başarısını test etmektir. Tank geometrilerine bağlı olarak, farklı konfigürasyonlar farklı salınım periyotlarına neden olmaktadır. Tankların geniş çaplı olması içereceği sıvının sahip olacağı salınım periyodunun artmasına neden olduğu için, kullanılan sismik şiddet ölçüsünün bu noktada sınanması gerektiği düşünülmüştür. Bu amaçla, yapı analizlerinde ve söz konusu depolama tanklarında sismik yoğunluğu ifade etmek için daha fazla kullanılan "maksimum yer ivmesi" birimine ek olarak, maksimum yer hızı, spektral ivme, spektral hız, spektral deplasman, ortalama spektral ivme, deprem giriş enerjisine eşdeğer ivme ve sönümlenmiş deprem enerjisine eşdeğer ivme değişkenleri de kullanılarak, kırılganlık eğrileri 8 farklı sismik şiddet ölçüm birimi için elde edilmiştir. Yapılan analizler sonucu spektral hız, spektral deplasman ve sönümlenmiş deprem enerjisine eşdeğer ivme parametrelerinin kırılganlık analizinde farklı hasar durumlarının tespit etmek için kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Bu kapsamdan bakıldığında yapılan çalışmanın ilgili konuda mevcut çalışmaların bulgularına yenilik eklediği görülmektedir. Lde edilen bu bulgularla gelecek yıllarda yapılacak çalışmalara bu noktada kaynak olacağı umulmaktadır. Yapılan kırılganlık analizlerinde, literatürde kullanılmış farklı istatistik metotlardan faydalanılmıştır. Kırılganlık analizinde işleme giren ana değişkenler sismik şiddet ölçüm birimi ile hasar durumuna ait verilerdir. Fakat unutulmamalıdır ki, işlemden sonuç üreten fonksiyonun kendisi de bir değişken olarak hasar görebilme olasılığına etki etmektedir. Bu noktada, farklı istatistiksel prosedürlerin de hasar olasılıklarına etkisi ispat edilmiştir. Gerek söz konusu alanda gerekse yapı ve deprem mühendisliği noktasında yapılan analizlerde farklı istatistiksel prosedürlerin verdiği sonuçların farklı olacağı göz önüne alınmalıdır. Görüleceği üzere, bu yüksek lisans çalışmasında gözlemsel verilerin elde edilmesi, hasar sınıflarının güncellenerek yeniden tanımlanması, hasar verilerinin yorumlanarak hasar sınıflarına atanması, istatistiksel prosedürlerin kırılganlık analizinde irdelenmesi, gözlemsel veriler için kırılganlık eğrilerinin elde edilmesi, numerik modelleme sonucu elde edilen hasar verilerinin yorumlanması, sıvı salınımı ve tank duvar periyotları hesapları ile sismik şiddet ölçüm parametrelerinin elde edilmesi için spektral analizlerin gerçekleştirilmesi ve analitik verilerle farklı sismik değişkenler için kırılganlık eğrilerinin tekrar elde edilmesi ve elde edilen iki farklı yaklaşımın birbiri ile kıyaslanması olarak özetlenebilecek çok sayıda temel konu ele alınmıştır. Çalışmanın bu anlamdaki kapsamlılığı ve kendi içindeki birliği gerek akademik çalışmalar için yararlanmak isteyen okuyuculara, gerekse pratik mühendislik alanında tasarıma, uygulamaya veya kontrole dayalı işlemlerde tez içeriğinin güvenilir bir kaynak olarak kullanıcıya hitap etmesini mümkün kılmıştır.
-
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.
-
ÖgeBetonarme perdelerin plastik mafsal boyunu etkileyen değişkenlerin sonlu elemanlar ile incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-13) Çınar, Tolga ; Darılmaz, Kutlu ; 501191061 ; Yapı MühendisliğiBetonarme perdeler deprem ve rüzgar gibi yatay yüklerin karşılanmasında etkili olarak kullanılırlar. Perdelerden beklenen performansın sağlanabilmesi için analiz ve tasarımlarının doğru yapılması gereklidir. Perdelerin elastik ötesi davranışını belirlemek amacıyla çok farklı analiz yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemler arasında basitliği ve zaman tasarrufu sağlaması sebebiyle yığılı plastik davranış modeli yaygın olarak kullanılmaktadır. Yığılı plastik davranış modelinde, doğrusal olmayan şekil değiştirmelerin belirli bir bölgede düzgün yayılı olarak oluştuğu kabul edilmektedir. Bu bölge plastik mafsal olarak nitelendirilmektedir. Bu model kullanılarak yapılan analiz sonucunda bulunan plastik yer değiştirme bileşenin doğruluğu plastik mafsal boyu ile doğrudan ilişkilidir. Tutarlı ve güvenilir sonuçlar elde etmek amacıyla farklı araştırmacılar tarafından farklı plastik mafsal boyu eşitlikleri sunulmuştur. Bu çalışma kapsamında, plastik mafsal boyunu etkileyen değişkenleri belirlemek amacıyla 59 adet betonarme perde analiz edilmiştir. Bu işlem yapılırken sonlu eleman programı, ABAQUS, kullanılmıştır. Yapılan sonlu eleman analizi literatürde yer alan bir deneyle doğrulanmıştır. Parametrik çalışma kapsamında, perde uzunluğu (Lw), perde yüksekliğinin/perde uzunluğuna oranı (Hw/Lw), eksenel kuvvet oranı (P/Agfc), uç bölgesi boyuna donatı oranı(ρbl), uç bölgesi enine donatı oranı (ρbt) ve gövde bölgesi yatay donatı oranı (ρwh) değişken olarak belirlenmiştir. Tüm modeller için beton basınç dayanımı 30 MPa, donatı çeliği akma dayanımı 420 MPa olarak alınmıştır. Analizler sonucunda perde uzunluğu ve perde yüksekliğinin perde uzunluğuna oranındaki artışla beraber plastik mafsal boyunda da artış gözlenmiştir. Bu değişkenlerin aksine eksenel kuvvet oranındaki artışla birlikte plastik mafsal boyunda azalma olduğu saptanmıştır. Uç bölgesi enine donatı oranı ve gövde bölgesi yatay donatı oranındaki artışlar plastik mafsal boyunda azalmaya, uç bölgesindeki enine donatı oranındaki artış plastik mafsal boyunda artışa yol açsa da regresyon analizi sonucunda ilk 3 değişken kadar etkili olmadığı belirlenmiştir. Analizler sonucu elde edilen plastik mafsal boyları ve regresyon analizi kullanılarak betonarme perdelerde plastik mafsal boyunu belirlemek için bir plastik mafsal boyu eşitliği sunulmuştur. Önerilen eşitlik ve literatürde yer alan eşitlikler, sonlu eleman analiziyle bulunan plastik mafsal boylarıyla karşılaştırılmıştır.
-
ÖgeDışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli çok katlı bir yapının doğrusal ve doğrusal olmayan dinamik analiz yöntemleri ile incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-01) Büyük, Muhammet Sait ; Girgin, Konuralp ; 501161025 ; Yapı MühendisliğiBirçok farklı endüstriyel alanda hammadde olarak kullanılan çelik, çeşitli kalite ve ölçülerde üretilerek yapısal tasarım ürünü olarak karşımıza çıkmaktadır. Farklı kalite sınıflarında üretilen çelik, ihtiyaca göre çeşitli şekillerde bir araya getirilerek yapı iskeletini oluşturmaktadır. Merkezi çaprazlı ve dışmerkez çaprazlı çerçevelerin kullanıldığı yüksek katlı yapılar, moment aktaran çerçevelerden teşkil edilen endüstriyel tesisler, serbest formlar oluşturularak üretilen kabuk tasarımlar, kafes sistemler oluşturularak meydana gelen özel çatılar veya makaslı kemerler ile oluşturulan köprüler gibi farklı ihtiyaçlara yönelik tasarımlar, çeliğin kullanıldığı yapısal sistemlere örnek olarak verilebilir. Tüm bu sistemler, deprem gibi doğal afetlere karşı güvenli ve güvenilir yapılar üretmek için keşfedilen yöntemlerdir. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveler de deprem gibi afetlerin yaşanmasının yüksek ihtimalde olduğu bölgelerde meydana gelebilecek yanal yüklere karşı direnç sağlanması amacıyla üretilmiş bir modeldir. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli sistemler, sismik olaylara karşı öngörülebilir davranış modeli sağlaması bakımından elverişlidir. Bu durumun nedeni bağ kirişi olarak isimlendirilen elemanlardır. Yapı sistemine etki eden kuvvetli yanal yükler, çerçeve sistemindeki çaprazlar aracılığı ile bağ kirişine aktarılmaktadır. Bu sayede deprem kuvvetleri gibi büyük kuvvetler, yapı iskeletinde belirli noktalara ingirgenir ve bu noktalarda yapılacak uygun tasarımlar ile güvenli yapılar ortaya çıkar. Çalışmamızın amacı, dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli sistemlerden teşkil edilmiş sekiz katlı bir yapının doğrusal davranışını ve gerçek deprem kayıtlarının uygun metotlar kullanılarak yapıya etki ettirilmesi sonucu meydana gelen doğrusal olmayan davranışını irdelemektir. Bu kapsamda öncelikle elemanlar belirlenmiş, sünek davranış gösterecek şekilde yapı sistemi oluşturulmuştur. Oluşturulan sistem ve davranış şekli için kapsamlı bir literatür taraması gerçekleştirilmiştir. Bu sebeple kesme kuvveti etkisinde davranış gösteren bağ kirişi elemanları tercih edilmiştir. Oluşturulan yapı sistemi, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018) içerisinde yer alan tanımlamalar ve kurallara göre doğrusal olarak tasarlanmıştır. Elde edilen analiz sonuçları ile Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Yönetmelik (2016) doğrultusunda yapı sistemine ait elemanların boyutlandırma hesapları yapılmıştır. Doğrusal tasarımı yapılan yapı sistemi, doğrusal olmayan dinamik yöntem kullanılarak yeniden analiz edilmiştir. Bu analiz sonucunda, dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve elemanlarının şekildeğiştirme kapasiteleri ve yapı sisteminde meydana gelen kat ötelemeleri gibi davranışlar irdelenmiştir. Şekildeğiştirmeye göre değerlendirme için zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi tercih edilmiştir. Bu metot için gerçek deprem kayıtları uygun yöntemler ile belirli kriterlere uygun şekilde seçilmiş ve ölçeklenmiştir. Aynı şekilde, yapı elemanlarının da doğrusal olmayan davranış modeli oluşturulmuştur. Yapılan çalışmalar için uluslararası kabul görmüş SAP2000 v22 yazılımı tercih edilmiştir. Çalışma sonucunda, doğrusal olarak tasarlanan yapı sisteminin doğrusal olmayan davranışı incelenmiş ve dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerden teşkil edilmiş yapı sistemlerinin deprem etkileri altında davranışları gözlemlenmiştir. Netice itibari ile gerek doktrinde gerekse de deneysel çalışmalarda hemfikir olunduğu gibi deprem kuvvetlerinin bağ kirişi elemanlarına aktarıldığı ve bu elemanların uygun şekilde tasarlanması sonucu depreme karşı dirençli sistemler üretilebileceği görülmüştür. Bağ kirişi elemanlarında oluşturulan farklı nitelikteki plastik mafsal modelleri ile inceleme yapılmış ve meydana gelen plastik şekildeğiştirme durumları göz önüne alınarak tasarım önerileri sunulmuştur.
-
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.
-
Ögeİnşaat sektöründeki yüklenici firmaların dijital olgunluğunun değerlendirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-19) Bölük, Ahmet Can ; Pehlevan Ergen, Esin ; 501201101 ; Yapı MühendisliğiDijitalleşen dünyada inşaat sektörü diğer sektörler ile karşılaştırıldığında teknolojiden uzak yöntemlerle çalıştığı görülmüştür. İnşaat sektörünün en eski sektörlerden biri oluşu, projelerde farklı disiplinleri barındırıp çoğu zaman birbirinden ayrı çalışan birçok paydaşla çalışılması ve kompleks, genelde benzeri olmayan bir ürün ortaya çıkması gibi faktörler geleneksel metotların dışına çıkılmamasında büyük etkendir. Verimliliğin ön plana çıktığı Endüstri 4.0 döneminde diğer sektörlerden farklı olarak inşaat sektöründe ilkel metotların kullanılmaya devam edilmesi projelerde hatalara ve eksiklere yol açmıştır. Karşılaşılan hataların ve eksiklerin geri dönüşü oldukça zor ve maliyetli olmuştur. Dolayısıyla inşaat sektöründe dijitalleşme adımları atılarak daha planlı ve maliyet açısından daha verimli çalışılabilecektir. İnşaat sektöründeki işletmeler dijitalleşme yolunda adımlar atsa da dijitalleşme belirli bir süreç içerisinde zamanla oluşmaktadır. Bu çalışma kapsamında inşaat sektöründe faaliyet gösteren yüklenici firmaların dijital olgunluk durumuyla ilgili bir değerlendirme üzerine çalışılmıştır. Firmalar dijital olgunluk modeli ile dijitalleşme bakımından hangi aşamada olduğunu belirleyebilecek ve buna bağlı olarak dijitalleşme yol haritasını çıkararak gerekli adımları atabilecektir. Bu sayede geleneksel metot anlayışına bağlı olarak çalışan inşaat sektörü dijitalleşerek daha verimli çalışabilecektir. Dijital dönüşüm, dijital teknoloji fırsatlarını kullanılarak işletmenin tüm alanlarına entegrasyon süreci olarak değerlendirilebilir. Bu dönüşüm işletmenin mevcut iş modellerinde önemli avantajlar sağlarken yeni iş alanları da sağlayabilir. Dolayısıyla bu dönüşüm çerçevesinde pazarda rekabetini sürdürmek isteyen işletmeler dijital dönüşümün bir parçası olmak durumundadır. İnşaat sektöründeki firmalar bu dönüşüme direnç gösterse de gün geçtikçe teknolojiye olan ulaşımın kolaylaşması, maliyetlerin azalması gibi faktörler dönüşümü kaçınılmaz hale getirmektedir. Buradan yola çıkılarak inşaat sektörü için geliştirilen dijital olgunluk modelleri oldukça önemlidir. İnşaat sektöründe dijital olgunluk modelleri, BIM olgunluk modelleri kapsamında değerlendirilse de BIM olgunluk modelleri firmanın dijital olgunluğunu tam olarak yansıtmamaktadır. Firmaların dijital olgunluğunun belirlenmesinde firmanın kültürü, stratejisi ve organizasyon yapısı gibi faktörler de oldukça önemlidir ve BIM olgunluk modelleri bu faktörleri değerlendirmemektedir. Dolayısıyla inşaat sektöründeki firmalarda dijital olgunluğu belirlerken bu değerlendirme kriterlerine de dikkat edilerek kapsamlı bir çalışma yapılmalıdır. Sektördeki firmalar dijital olgunluk modelleri sayesinde pazarda konumlarını görebilecek ve rekabeti sürdürmek için gerekli adımları atabilecektir. Yapılan literatür araştırmalarında dijital olgunluk modelleri incelendiğinde inşaat sektörü dışında birçok sektörde çok sayıda çalışma bulunurken inşaat sektöründe kısıtlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Çalışmanın amaçlarından biri de inşaat sektörüne yönelik bir dijital olgunluk modeli önerisi yapılarak literatüre katkı sağlamaktır. Bu doğrultuda literatürde yer alan çalışmalar incelenerek inşaat sektöründe faaliyet gösteren yüklenici bir firmaya yönelik dijital olgunluğunun belirlenmesinde kullanılacak değerlendirme kriterleri belirlenmiştir. Çalışmanın devamında ise inşaat sektöründe faaliyet gösteren yüklenici bir firmanın sahip olduğu departmanlara değinilmiştir. Sonrasında ise değerlendirme kriterlerinin alt başlığı altında dijital olgunluğu belirleyebilecek sorular geniş kapsamlı bir literatür taraması ile hazırlanmıştır. Firmaların departman bazında belirlediği katılımcılara yöneltilecek bu sorulardan alınan yanıtlar çerçevesinde firmaların dijital olgunlukları belirlenebilecektir. İnşaat sektöründe çalışan firmaların diğer birçok sektörden farklı olarak birbirinden ayrı niteliklere sahip olan, kendi içerisinde birçok farklı spesifik sistemleri içeren projeleri bulunmaktadır. Proje odaklı çalışan inşaat sektöründeki bu firmaların dijital olgunluk seviyeleri her projesinde farklı olabilmektedir. Dijitalleşme çerçevesinde asıl amaç, tüm projelere dijital bir altyapı kurularak hepsinin benzer dijital olgunluğa sahip olmasıdır. Fakat bazı projelerin yapısı, bulunduğu lokasyon, altyapı özellikleri gibi faktörler bu duruma olanak sağlamamaktadır. Tez çalışması kapsamında önerilen modelin odağı proje bazlı olmayıp firma bazında bir değerlendirme yapılmıştır. Firma bazında bir dijital olgunluk tespiti yapılarak firmanın dijital olgunluğu hakkında bir fikir sahibi olunabilmektedir. Dijital olgunluk modeli kapsamında önerilen model inşaat sektöründe faaliyet gösteren bir firmaya uygulaması yapılmamıştır. Literatür taraması ile dijital olgunluk modelleri karşılaştırılıp analiz edilerek değerlendirme kriterleri belirlenmiş ve bir dijital olgunluk modeli önerisi yapılmıştır. Gelecek çalışmalar için tez kapsamında oluşturulan bu model reel olarak çalışan bir firmada uygulanabilir ve sonuçları analiz edilerek dijitalleşme için firmanın güçlü ve zayıf yönleri görülebilir. Bu sonuçlardan yola çıkılarak firma dijitalleşme doğrultusunda atacağı adımları belirleyebilir ve devamlı modeli kullandığı durumda sürdürebilir bir dijital yapı inşa edebilir. Bu çalışmanın akademik katkısı inşaat sektörüne yönelik bir dijital olgunluk modelinin literatüre kazandırılmasıdır. Ayrıca bu tez çalışması baz alınarak birçok farklı dijital olgunluk modelleri geliştirilebilir. Tez çalışmasında da bahsedildiği üzere inşaat sektöründeki dijital olgunluk modelleri oldukça kısıtlıdır. Bu alana yönelik farkındalık arttırılarak gelecek çalışmaların önü açılmalıdır. Çalışmanın sektöre olan katkısı ise firmaların önerilen dijital olgunluk modelini kullanarak olgunluk seviyelerini görebilecek ve ona göre dijital aksiyonlarını alabilecektir. Dünyada oldukça ilkel metotlarla çalışan inşaat sektörünün dijitalleşmesi doğrultusunda dijital olgunluk modellerinin kullanılması firmaların sürdürebilir bir dijital stratejiye sahip olmasını sağlayacaktır.
-
ÖgeMalzeme özellikleri iki doğrultuda değişen kirişler için taşıma matrisi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-05-23) Barış, Gülfem ; Artan, Reha ; 501171049 ; Yapı MühendisliğiMalzemelerin gün geçtikçe gelişen evrimi malzeme özelliklerini geliştirmekte, yapısı değişmeyen ve pek çok alan için kısıtlı uygulama imkanı olan saf metaller, alaşımlar, geleneksel kompozitler gibi özellikleri kontrol edilemeyen malzemelere karşı yeni malzemeler ortaya çıkmaktadır. Geçmişte mühendislik malzemeleri, homojen karakteristikleri olan ürünleri imal etmek için geliştirilmişlerdir. Bu geleneksel malzemeler endüstriyel uygulamalar için optimum performans sağlar iken karakteristiklerinde çok az veya sıfır değişim gösteren malzemelerdir. Bugünün teknolojisinde ihtiyaç duyulan, malzemelerde homojen olmayan kademeli veya devamlı değişen bir yapı olduğundan bilim insanlarının arayışı, kimsayal ve fiziksel olarak farklı özelliklerde, birbirleriyle birleştirilmiş iki madde arasında, farklı ısıl genleşme özelliklerinden kaynaklanan ısıl gerilmeleri ve yine iki madde arasındaki kimyasal ve fiziksel özelliklerdeki ani değişim nedeniyle oluşabilecek diğer olumsuz durumları derecelendirilmiş yapılarıyla en aza indiren yeni nesil malzemeler yönündedir. Gelişmiş bir heterojen kompozit malzeme kategorisindeki Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler (FDM) olarak bilinen malzemeler, kademeli olarak değişen bileşim veya yapı ile bir parçada çok işlevli özelliklere sahiptir ve tek bir bileşende çelişen özellikler gerektiren mühendislik uygulamaları için çok uygundur. Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler fikri başlangıçta ısıya dayanıklı malzemeler için tasarlanmış olsa da, zamanla bu malzemeler deformasyonu, basıncı, aşınmayı ve korozyonu kontrol etmek ve ayrıca tüm ürün boyutları boyunca derecelendirilen yumuşak geçiş yoluyla gerilim konsantrasyonunu azaltmak için kullanılmıştır. Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler belirli bir oranda karıştırılan iki veya daha fazla malzemeyle elde edilmektedir. Bu malzemeler birbirleri ile malzeme boyutları doğrultusunda bir fonksiyona göre değişmektedir. Böylece malzemelerin birbirleriyle derecelendirilmiş olarak dağılımı sürekli bir değişme neden olmaktadır. Bu sayede malzemeler arasında çatlaklar gibi istenmeyen durumların oluşabileceği bir ara yüzey meydana gelmemektedir. Sonuçta tüm bu yanlarıyla Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler ileri teknolojik uygulamalar için tercih imkanı sunan ideal malzemeler haline gelmektedir. Bu çalışmada Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler geniş ölçekte ifade edilmiştir. Malzeme özellikleri çift doğrultuda değişen malzemelerin mekanik davranışları son yıllarda birçok araştırmanın konusu olmuştur. Çalışmada bu malzemeleri analiz etmek için kullanılan yöntemlerden bahsedilmiştir. İlgili yöntemler kapsamında Başlangıç Değerler ve Taşıma Matrisi konusu irdelenmiştir. Malzeme özellikleri iki doğrultuda değişen kirişlerde eğilme problemi için Euler-Bernaulli kiriş teorisiyle Başlangıç Değerler Yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Malzeme özellikleri keyfi olarak değişen kirişler için Taşıma Matrisi verilmiştir.
-
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.
-
ÖgeModeling and sensitivity analysis the thermal behaviour of mass concrete with finite volume method(Graduate School, 2023-06-16) Danaei, Farzad ; Akkaya, Yılmaz ; 501201013 ; Structural EngineeringConcrete is one of the most widely used materials in the world, second only to water. As the population grows and available land becomes limited, there is a growing need for large structures such as dams and bridges and towers to meet the demands of water management, transportation, and accommodation. To ensure the strength and durability of these structures, high-performance concrete is often used. However, a major challenge in such concrete structures is thermal cracking, which occurs due to temperature gradients within the concrete. Concrete has low thermal conductivity, meaning that heat does not dissipate quickly throughout the material. As a result, the outer layer of concrete cools faster than the inner layer, creating thermal gradients. These temperature differences cause differential thermal expansion, if there is no restriction for these movements, there is no problem. But as soon as these movements are stopped by internal or external restrictions, the development of stress will start. When these stresses exceed the tensile strength of the concrete, cracks form. These cracks can result in issues such as water penetration, reduced structural integrity, durability problems (such as corrosion of embedded reinforcement), and aesthetic concerns. Different standards define limitations on the maximum temperature reached within concrete and the maximum temperature gradient within concrete elements, in Turkish standards (TS 13515 ) these limitations are 65 C and 25 C respectively. These specifications are designed to minimize the risk of thermal cracking by ensuring that concrete structures are maintained within safe temperature ranges throughout their service life. The finite volume modeling technique is used in the current model, which was developed in Python. The concrete element is separated into nodes in this manner, and for each node, a control volume according to its location is considered. Convection and conduction are taken into account as boundary conditions in the model, with the flexibility to include other heat transfer processes such as radiation and solar loads. Additionally, an equivalent convection coefficient is derived and employed in the model to account for the impact of formwork and insulation using the analogy of electrical resistance. The governing equation, which is developed from energy balance principles, is then applied to each node. This energy balance takes into consideration all of the energy that enters, is produced, is lost, and is stored inside the concrete. The present model is capable of accepting the ambient temperature using a predictive method, or it may also take actual temperature-time histories as input to improve its accuracy and dependability. The model incorporates the concept of maturity and calculates the heat generated during cement hydration using the Arrhenius maturity function. To simulate the heat generation, Schindler's S-shaped function is employed, requiring curve fitting techniques to determine two important hydration parameters: the slope parameter and time parameter. Unlike previous models that use a single set of hydration parameters, which fails to capture the behavior of blended cement, the current model addresses this limitation by utilizing the superposition of two S-shaped functions. This approach accurately catch all the points on the released heat curve for blended cement. By considering the behavior of blended cement, the model effectively captures the heat generation characteristics. From the S-shaped function, the generated heat rate function can be easily obtained. Additionaly, the model has the capability to accept the generated heat rate as an input. Accurately determining the generated heat rate function is crucial in simulating the thermal behavior of mass concrete, ensuring that the model accurately represents the actual heat generation process. During the experimental phase, data obtained from the Bursa Beton factory was employed. In Chapter 3 of the thesis, the experiment setup is described in detail, and the resulting outcomes are presented. This particular chapter focuses on investigating the impact of insulation on the temperature gradient within the concrete, as well as the influence of different concrete mixtures. The analysis of the collected data revealed noteworthy findings. When a thick layer of insulation was applied around the concrete, the temperature development recorded by the thermocouples placed inside the concrete exhibited similar behavior on both the right and left sides. However, in cases where no insulation was present and the concrete samples were exposed to the environment, distinct temperature profiles were observed between the right and left side sensors. This disparity in temperature can be attributed to the microclimate effect, which includes factors such as wind speed and solar loading on the concrete surface. It is worth noting that this effect has often been overlooked in previous models. The model has been developed in both 2-D and 3-D. The 3-D version is validated by simulating Bursa Beton samples and comparing the findings with experimental data, whereas the 2-D model is validated by comparing its results with the Ballims model. The 3-D model is additionally validated using data from a study carried out at West Virginia University. The model constantly exhibits sufficient accuracy in every validation instance, creating trust in its abilities and allowing sensitivity analysis to be carried out. Additionally, a sensitivity analysis is carried out to examine the impact of different variables on the temperature profile of mass concrete. The initial temperature of the concrete, the size of the concrete element, and the usage of supplemental cementitious materials (SCMs) in place of cement in blended cement are among the changes that have been taken into consideration. The results of the analysis show that the final temperature profile is significantly influenced by both the initial temperature and the size of the concrete part. However, the addition of SCMs to the concrete mixture lessens this sensitivity, especially when fly ash is used instead of some part of cement. Furthermore, when considering the utilization of different replacement levels of supplementary cementitious materials (SCMs), the findings demonstrate significant reductions in both the maximum temperature and maximum temperature gradient within the concrete. The results indicated that the usage of fly ash led to a greater reduction in the maximum temperature and temperature gradient compared to using GGBFS. Additionally, the presence of GGBFS resulted in a delay in the time required for the concrete to reach its maximum temperature. This suggests that adding fly ash to mass concrete lessens its sensitivity to changes in size while at the same time reducing the maximum temperature and thermal gradient inside the concrete. Furthermore, the degree of hydration affects the thermal properties of concrete, including its thermal conductivity and specific heat capacity. As the hydration reaction advances, the amount of available water or moisture inside the concrete drops, which causes a decrease in thermal conductivity and specific heat capacity. In earlier models, these thermal properties were frequently assumed to have constant values. A sensitivity analysis comparing the modeling results with constant thermal properties to those considering variations with hydration reveals that assuming constant specific heat capacity significantly impacts the final results. However, assuming a constant thermal conductivity does not cause substantial changes. In conclusion, the developed model offers a simple yet effective approach to predict the temperature distribution within concrete elements using the finite volume method. It accounts for various boundary conditions, considers the generation of heat during cement hydration, and incorporates the behavior of blended cement using a superposition of S-shaped functions. The model's accuracy is validated through comparisons with experimental data and existing models. Sensitivity analysis provides insights into the influence of different parameters and variations on the temperature profile. By addressing the thermal cracking issue, the model contributes to ensuring the safety, durability, and cost-effectiveness of concrete structures.
-
ÖgeNano silika ve mikro silika katkılı harçlarda durabilite ve mekanik özellikler(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-20) Başaran, Merve ; Atahan, Hakan Nuri ; 501181024 ; Yapı MühendisliğiBeton; çimento, agrega, katkı maddeleri ve karışım suyunu içeren karmaşık yapıya sahip olan bir yapı malzemesidir. Aynı zamanda en yaygın olarak kullanılan insan yapımı yapı malzemelerinden biridir ve her yıl yaklaşık 20 milyar metrik ton üretilmektedir. Beton yapımı için üretilen çimento, küresel karbondioksit emisyonunun büyük bir kısmına neden olmakta ve çevre kirliliği açısından büyük endişe yaratmaktadır. Bu etkiyi azaltmak için son zamanlarda birçok araştırmacı çimento kullanımını azaltmak ve betonun servis ömrünü artırmak için çalışmalar yapmaktadır. Betonun servis ömrünün en önemli göstergelerinin durabilite ve mekanik performans olduğu söylenebilir. Beton, çeşitli boyutlarda ve farklı miktarlarda boşluklar içeren bir yapı malzemesi olduğundan, çeşitli çevresel faktörler betonun özelliklerini etkiler ve değiştirir. Sıvı ve/veya gazın betona sızması bu boşluklar sebebiyle gerçekleşir. Bu olaya betonun geçirgenliği denir. Boşluklara penetrasyon, difüzyon, basınç altında emme veya kılcal emme ile gerçekleşir ve beton içindeki boşlukların miktarına, dağılımına ve boyutuna bağlıdır. En yaygın durum kılcal emmedir, bu nedenle kılcal boşluklar betonun durabilitesi ve mekanik performansında önemli bir role sahiptir. Betondaki boşluklardan içeri giren sıvılar veya gazlar zamanla betonda fiziksel veya kimyasal reaksiyonlara neden olur, sonrasında ise betonda çatlaklar oluşturur ve onun yapısını bozar. Bu kimyasal saldırılardan biri de sülfat saldırısıdır. Bu reaksiyonlar sonucunda oluşan ürünler birleşerek sertleşmiş betonun genleşmesine neden olur. Bu genişleme nedeniyle derin çatlaklar oluşur. Bu, betonun dayanım ve durabilitesinin azalmasına neden olur. Sonuç olarak da betonun servis ömrünü azaltır. Betonun durabilitesini ve mekanik özelliklerini arttırmanın en temel yolu betondaki boşlukları azaltmaktır. Betondaki boşluklar azaltıldığında daha yoğun bir yapı elde edilir, böylece gaz ve sıvı girişleri daha zor hale gelir. Bu sayede daha dayanıklı bir beton elde edilir. Bu konuda bugüne kadar birçok çalışma yapılmış ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte mikro ve nano boyutta birçok farklı mineral katkı maddesi denenmiştir. Betonda kullanılan mikro ve nano malzemelerin, özellikle arayüz bölgesinde, filler etkisi nedeniyle genel olarak betonun özelliklerini iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Ancak en iyi etki, silika içeriğinden dolayı nano-silika (NS) ve mikro-silika (MS) minerallerinde gözlenmiştir. Filler etkisinin yanı sıra silika içeren mineral malzemeler betonda puzolanik etkiye de neden olmaktadır. Nemli bir ortamda betondaki CH kristalleri ile silis arasındaki reaksiyonla C-S-H yapısının oluşması puzolanik reaksiyon olarak adlandırılır. Bu sayede daha yoğun bir arayüz ve daha güçlü bir yapı elde edilir. Nano malzemeler üzerine yapılan çalışmalar incelendiğinde genel olarak beton yerine harç numuneleri üzerinde yapıldığı görülmektedir. Bazı araştırmalarda harçlarda NS ve MS birlikte kullanılır ve bu sinerjik bir etki yaratır. Yapılan bu çalışma kapsamında sinerjik etkinin değerlendirilmesi amacıyla harç numuneleri üretilmiş ve mikro ve nano silika tek tek veya birlikte kullanılmıştır. Üretilen numuneler üzerinde mekanik (basınç ve eğilme) ve durabilite (sülfat direnci, su emme ve ağırlıkça su emme) deneyleri yapılarak bu malzemelerin ve bunların kombinasyonlarının karışımların mekanik ve durabilite özelliklerine etkisinin görülmesi amaçlanmıştır. Üretilen numuneler bir yılı aşkın bir süredir sülfat içeren çözelti içersinde tutulmaktadır ve belirli periyotlarda boy ölçümleri alınmaktadır ve MS ve NS kullanımının dış sülfat etkisinden dolayı kaynaklanabilecek deformasyonları ne ölçüde sınırlayabileceği araştırılmıştır. Sonuçlara göre mikro silika ilavesi basınç ve eğilme dayanımlarını %25'e kadar arttırmıştır. Öte yandan nano silikanın bu parametreler üzerinde önemli bir etkisi gözlenmemiştir. Ayrıca kapiler su absorpsiyon ve sülfat dayanım testleri sonuçları değerlendirildiğinde, mikro ve nano silikanın ayrı ayrı ilave edildiği karışımlarda sorptivitenin azaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, mikro ve nano-silika kombinasyonu çok daha önemli (sorptivite için %50'ye kadar) bir azalma ile sonuçlanmıştır.
-
ÖgeNano silika-mikro silika içeren normal ve yüksek dayanımlı betonlarda donatı-beton aderans özelliklerinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-20) Boyacı, Büşra ; Atahan, Hakan Nuri ; Turan, Ömer Tuğrul ; 501191067 ; Yapı MühendisliğiGünümüz dünyasında en çok tüketilen yapı malzemesinin beton olduğu bilinmektedir. Zaman geçtikçe beton yapılardan daha yüksek dayanım ve daha uzun hizmet ömrü beklenmektedir. Yıllar içinde inşaatta kullanılan betonun dayanım gerekliliği arttıkça yüksek dayanım tanımı da değişmektedir. Yüksek dayanımlı beton üretimi; yüksek kaliteli malzemeler ile birlikte düşük su/çimento oranının kullanılmasına ve agrega-matris ara yüzey bölgesi özelliklerinin iyileştirilmesine bağlıdır. Bu beklentileri karşılamak için betonun tasarım parametrelerinin geliştirilmesinin yanı sıra beton karışımına kimyasal ve mineral katkılar eklenmektedir. Ancak, son yılların en popüler malzemelerinden biri nano malzemelerdir. Özellikle boyut ve reaksiyon özellikleri açısından mikro silika kullanımı, yüksek dayanımlı beton üretimi için vazgeçilmez bir malzemedir. Ayrıca mikro silikanın beton mikro yapısında yarattığı iyileştirme nano silika kullanımı ile daha etkin hâle getirilebilir. Örneğin, mikro ve nano silikanın birlikte sağladığı mikro yapısal iyileştirme, betonun gözenek yapısına daha duyarlı hale gelmesine neden olur. Gözenek yapısı geçirimliliği etkiler ve bilindiği gibi betonun geçirimliliği betonun dayanıklılığında en önemli etkenlerden biridir. Betonarme, yapılarda en çok kullanılan taşıyıcı sistemlerden biridir. Betonarme yapıların değerlendirilmesinde, beton ve donatının kalitesi kadar önemli olan bir diğer etken beton ve donatı arasındaki bağdır. Özellikle betonarme yapıların yaygınlaşması beton-donatı arasındaki aderans özelliklerinin anlaşılmasını önemli kılmıştır. Beton ve donatıdan oluşan bir yapı elemanının betonarme olarak davranabilmesi için donatıların betona kenetlenmesi gerekir. Bu kenetlenme; betonun çekme dayanımı, donatının yüzey geometrisi, donatı çapı, çeliğin akma dayanımı, aderans boyu, donatı etrafındaki beton örtü kalınlığı (pas payı), kullanılan agreganın cinsi ve katkı maddeleri gibi birçok değişkenden etkilenir. Bu nedenle betonun karakteristik özelliklerinin de beton-donatı aderansı üzerinde etkisi büyüktür. Mineral katkıların, donatı ve beton arasındaki bağ etkisi birçok araştırmada ele alınmış ve incelenmiştir. Bu çalışmada da mineral katkı olarak mikro silika ve nano silika kullanılmıştır. Nanosilika ve mikrosilikanın; beton-donatı arasında oluşan aderans özellikleri üzerindeki ve beton karışımlarının tek eksenli basınç altında ölçülen tepe öncesi gerilme-şekil değiştirme davranışları üzerindeki sinerjik etkileri araştırılmıştır. Farklı oranlarda nano-silika ve/veya mikrosilika (MS8%, NS1,5%, NS3%, MS8%+NS1,5%, MS4%+NS2,25%) içeren beş karışım ve mineral katkı içermeyen (REF) bir karışım olmak üzere toplam altı karışım ele alınmıştır. Tüm karışımlar İki farklı su/çimento oranı ile hazırlanmıştır (w/c=0,36, w/c=0,55). Numunelere basınç dayanımı deneyi, deplasman kontrollü tek eksenli basınç deneyi, yarma-çekme deneyi ve çekip-çıkarma (pull-out) deneyi uygulanmıştır. Çekip-çıkarma deneyi uygulanan deneylerde donatılı küp numuneler kullanılmıştır. Bu numuneler hem düz hem nervürlü donatılar ile hazırlanmıştır. Diğer deneyler için silindir numuneler kullanılmıştır. Öncelikle farklı beton karışımlarına MS ve/veya NS ilave edildiğinde, değişen parametrelerin betonun karakteristik özelliklerini nasıl etkilediği belirlenmeye çalışılmıştır. Bu özellikleri belirleyebilmek için silindir numunelere gerekli deneyler yapılarak, numunelerin basınç dayanımı (28 ve 90 gün), elastisite modülü ve süreksizlik ve çözülme sınırları belirlenmiştir. Deney sonuçlarına göre mikro ve nano silika katkılı numunelerin basınç dayanımı referans karışımına göre daha yüksek çıkmıştır. Ayrıca basınç dayanımında en yüksek artışın (28 günde referans karışıma göre %37 oranında artan) mikro silika ve nano silikanın birlikte kullanıldığı karışımdan (NS2,25%+MS4%) elde edildiği görülmüştür. Deplasman kontrollü tek eksenli basınç deneyi sonuçlarından elde edilen normalize süreksizlik ve çözülme sınır değerlerinde de benzer bir trend görülmüştür. Karışımlarda MS ve /veya NS ilavesi, normalize süreksizlik ve çözülme sınırlarını artırmıştır. Ancak karışımlar arasında elastisite modülü değerlerinde önemli bir değişiklik saptanmamıştır. Beton-donatı arasındaki bağ özellikleri ise hem düz hem de nervürlü donatı için incelenmiştir. Donatı ve betonun aderans özelliklerini belirlemek için her iki donatı tipine de çekip-çıkarma (pull-out) testi yapılmıştır. Bu test sonucunda yük-yer değiştirme ve sıyrılma enerjisi-yer değiştirme ilişkileri elde edilmiştir. Ayrıca, bağ kopma mekanizmasının daha iyi değerlendirilmesi için elastisite modülü, yarma çekme ve basınç dayanımı deney sonuçları ile çekip-çıkarma deneyi sonuçları birlikte incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; nano ve mikro silika ayrı ayrı kullanıldığında basınç dayanımı üzerinde önemli bir etkiye sahip olmadığı gözlemlenmiştir. Ancak birlikte kullanıldıklarında (NS1,5%+MS%8), basınç dayanımı değerlerinde yaklaşık %14'lük artışa ulaşılmıştır. Çekme dayanımı test sonuçlarında ise farklı bir durum gözlenmiştir. Mikro ve nano silikanın birlikte sağladığı mikro yapısal iyileştirme, betonun gözenek yapısına daha duyarlı hale gelmesine neden olmuştur. Bağ dayanımı ve sıyrılma enerjisi sonuçlarında, nano ve mikro silikanın birlikte kullanıldığı ve düz donatı içeren numunelerde referans numunelere göre önemli bir artış gözlemlenmiştir. Nervürlü donatı içeren numunelerde ise özellikle normal dayanımlı betonlarda en yüksek gerilme ve sıyrılma enerjisi referans numuneden elde edilmiştir. Bunların yanı sıra, ortaya çıkan sonuçlar doğrultusunda bağ dayanımını ve sıyrılma davranışını öngören tahmin modelleri önerilmiştir. Düz donatı içeren numunelerde artık gerilme 0,7×τu olarak belirlenirken, nervürlü donatıya sahip numunelerde bu değer 0,4×τu olarak belirlenmiştir. Bu, tepe gerilimine (bağ dayanımına) ulaşıldıktan sonra, özellikle MS ve/veya NS kullanıldığında, artık bağ geriliminin, nervürlü olanlara kıyasla düz donatıda daha etkili bir şekilde korunabileceğini göstermiştir.
-
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.
-
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.
-
ÖgePrefabrik betonarme endüstri yapısının zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi ile deprem performansının belirlenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-12-13) Cücemen, Ömer Canbey ; Girgin, Konuralp ; 501191048 ; Yapı MühendisliğiÜlkemizde geçmişte ve yakın dönemde büyük depremler gerçekleşmiştir. Bunun başlıca sebebi ülkemizin birçok fay hattının üzerinde bulunmasıdır. Türkiye'de Kuzey Anadolu Fay Hattı, Doğu Anadolu Fay Hattı ve Batı Anadolu Fay Hattı olmak üzere 3 büyük fay hattı bulunmaktadır. Bu fay hatlarının fazlalığı sebebiyle, ülkemizde yapılan yapılarda deprem güvenliği çok önem arz etmektedir. Meydana gelebilecek depremlerde en az can ve mal kaybıyla kurtulmak için doğru hesaplamalar ve bu hesaplamalar uygun bir şekilde uygulamanın yapılması gerekmektedir. Hesaplamaların belli standartlarda olması gerektiği için, ülkeler tarafından yönetmelikler oluşturulmaktadır. Bu yönetmelikler ilgili ülkenin zemin koşulları ve depremselliklerine göre farklılıklar gösterebilir. Ülkemizde de geçmişten günümüze birçok farklı yönetmelik yürürlüğe girmiştir. Yönetmelikler gelişen teknoloji, yeni hesaplama yöntemleri ve yeni malzeme türlerindeki gelişmeler sonucunda dönem dönem gelişerek veya değişerek günümüze kadar gelmiştir. Türkiye'de güncel olarak 2018 yılına kadar hazırlanan ve 2019 yılında yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği kullanılmaktadır. Yeni yapılacak binaların yanında, eskiden yapılmış mevcut binaların da gün geçtikçe değişen ve gelişen, teknoloji ve bilimsel çalışmalar ışığında ortaya çıkan deprem yönetmeliklerine uygun olması gerekmektedir. Bu sebeple mevcut yapıların güncel deprem yönetmeliğine uygunluğu kontrol edilmek amacıyla bu yapıların deprem performans analizi yapılabilmektedir. Mevcut yapıdan alınan malzeme ve taşıyıcı sistem bilgileri ışığında yapılan analizler sonucunda yapının kullanıma uygun olduğu veya güçlendirme gerektirdiği belirlenebilmektedir. Deprem performansının belirlenmesinde TBDY 2018 yönetmeliğinde belirtilen yöntemler bulunmaktadır. Doğrusal ve doğrusal olmayan yöntemlerle bina performansı belirlenebilmektedir. Fakat günümüzde doğrusal hesap yerine gerçeğe daha yakın, şekil değiştirmeye dayalı doğrusal olmayan hesap tercih edilmektedir. Bu tez kapsamında mevcut prefabrik betonarme bir yapının zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizi ile deprem performansı belirlenmiştir. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizin uygulanmasında TBDY 2018'de bulunan esaslara uyulmuştur. Elde edilen sonuçlar ile yine TBDY 2018'de bulunan performans hedefleri doğrultusunda güçlendirme gerekliliği hakkında yorum yapılmıştır. Çalışma toplam beş ana bölümden oluşmaktadır. Bu bölümler; yapı sistemlerinin doğrusal olmayan davranışı hakkında bilgilendirme, mevcut yapının özelliklerinin belirlenmesi, mevcut yapının performansının belirlenmesi ve sonuç bölümleridir. Tezin giriş bölümünde genel bir bilgilendirme ile tezin konusu ve amacı hakkında bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde, yapılardaki doğrusal olmayan davranış incelenmiştir. Bu bölüm dört başlıkta incelenmiştir. İlk olarak doğrusal olmayan hesap yöntemlerine giriş olarak genel bilgilendirilme yapılmıştır. Daha sonra ikinci başlıkta, yapı sistemlerinin doğrusal olmama nedenleri açıklanmıştır. Üçüncü başlıkta doğrusal olmayan davranış modelleri tanıtılıp plastik mafsal teoremi açıklanmıştır. Son başlıkta ise doğrusal olmayan davranışı göz önünde bulunduran doğrusal olmayan hesap yöntemleri hakkında bilgilendirilme yapılmış ve bu tez çalışmasında kullanılan yöntem belirtilmiştir. Üçüncü bölümde, tez kapsamında analizi gerçekleştirilen yapı hakkında bilgilendirme yapılmıştır. Bu bilgilendirme iki başlıkta yapılmıştır. İlk başlıkta, yapının taşıyıcı sistemi, yapısal elemanların boyutları ve donatı bilgileri verilmiştir. Kullanılan beton ve çelik malzemelerin mekanik özellikleri mevcut binadan alınan numune sonuçlarına göre hesaplanarak detaylıca açıklanmıştır. Ayrıca yapının maruz kaldığı düşey yükleme durumu ve yapının bulunduğu zemine ait zemin sınıfı Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre belirlenerek açıklanmıştır. İkinci başlıkta ise mevcut yapının bulunduğu enlem, boylam ve kat yüksekliği gibi genel özellikleri aktarılarak bu özellikler yardımıyla Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre sınıflandırılması anlatılmıştır. Bu sınıflandırılmaya göre mevcut binanın performans hedefleri belirlenmiştir. Dördüncü bölüm, mevcut yapının performansının belirlenmesine ayrılmıştır. Altı başlıkta incelenmiştir. İlk başlıkta yapının SAP2000 yapısal analiz programında üç boyutlu modellenmesi anlatılmıştır. Bu modelleme sırasında yapıda tespit edilen malzemelerin mekanik özelliklerinin, yapının maruz kaldığı düşey yükleme durumunun, deprem anında öngörülen etkin kesit rijitliklerinin ve elemanlara atanacak olan plastik mafsal özelliklerinin programda nasıl tanımlandığı detaylıca açıklanmıştır. İkinci alt başlıkta zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz için kullanılan depremlerin seçilmesi ve bu seçilen depremlerin ölçeklendirilmesinin TBDY 2018'e uygun olacak şekilde nasıl hesaplandığı ve hesaplamalara ait sonuçlar açıklanmıştır. Üçüncü alt başlıkta, elde edilen ölçeklendirilmiş deprem ivme verilerinin zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizde kullanılması için deprem yükleri olarak analiz programına tanımlanması anlatılmıştır. Dördüncü başlıkta yönetmelikte bulunan hasar durumları ve bu hasar durumlarına ait kesit hasar sınırları hakkında bilgi verilip, mevcut yapıda bulunan taşıyıcı elemanlar için bu hasar durumlarına ait hasar sınırlarının hesaplanması anlatılmıştır. Beşinci başlıkta analiz sonuçları verilmiştir. Elde edilen veriler ışığında kesitlerde meydana gelebileceği öngörülen yer değiştirmeler ve iç kuvvetler, hasar sınırları ve iç kuvvet kapasiteleri ile kıyaslamalar yapılarak elemanların kesit hasar bölgeleri belirlenmiştir. Son başlıkta ise elemanların hasar bölgeleri bilgilerinden yararlanılarak yapının deprem performans değerlendirilmesi TBDY 2018'e göre belirlenmiştir. Beşinci ve son bölümde ise elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmede bina performans hedefi ile analizler sonucunda elde edilen mevcut binanın performans düzeyi kıyaslanmıştır. Bu kıyaslama sonucuna göre yapının güçlendirme gerekliliği hakkında yorum yapılmıştır. Doğrusal olmayan analiz için seçilip ölçeklendirilen deprem ivme kayıtlarına ait elde edilen davranış spektrumları ekler bölümünde paylaşılmıştır.
-
ÖgeProperties of limestone-calcined clay incorporated cement-based materials (LC3)(Graduate School, 2023-08-14) Azimi, Muhammad Rafi ; Doğan, Ünal Anıl ; 501181069 ; Structural EngineeringFrom a civil engineering perspective, the development of materials has contributed the most to the formation of our modern world and the evolution of societies. Among all the building materials, concrete has shaped most of our surrounding environment. Therefore, developing a society is largely dependent on cement-based materials. These materials are readily available, low-cost, and enable complex and massive shapes to be built almost anywhere. Ordinary Portland Cement (OPC) is the most commonly manufactured type of cement and the key ingredient in concrete. However, OPC production and other construction-related activities have a significant impact on sustainability, especially when it comes to raw material consumption, worldwide carbon dioxide (CO2) emissions, and energy demand. Clinker formation during cement production has the largest contribution to CO2 emissions in the cement industry. Therefore, replacing part of the clinker in cement or part of the cement in concrete with supplementary cementitious materials (SCMs) is an effective strategy for emission mitigation and sustainable development. Moreover, SCMs are also expected to enhance mechanical properties. Over time, industrial byproducts such as fly ash, silica fume, and slag have been used as SCMs. However, limited supplies of high-quality by-products have prompted a search for practical alternatives to these materials. Clays, on the other hand, are abundant throughout the Earth's crust and, after calcination, provide pozollanic properties. Limestone, the primary source of OPC, is also globally available in sufficient quantities. Limestone is calcined at high temperatures to form clinker particles during the production of OPC. This study focuses on investigating the properties of cement-based mortars that incorporate limestone and calcined clay as SCMs. Limestone calcined-clay cement (LC3) is a novel composite material that aims to reduce the environmental impact of cement production while maintaining or improving performance. By examining factors such as compressive strength, flexural strength, and workability behavior, this study aims to provide valuable insights into the potential benefits and limitations of LC3 as a sustainable alternative in the construction industry. During this research, it is intended to reduce the amount of energy-intensive clinker used in traditional OPC. Moreover, by producing LC3 mortars and then comparing their flexural and compressive strengths with mortars of OPC, the efficiency analysis of LC3 is established. For this purpose, different clays are prepared from clay deposits in Istanbul, Turkey, and the mineral compositions of multiple clays are investigated throughout the x-ray diffraction (XRD) analysis. Afterwards, three different clays, namely kaolinite, illite, and montmorillonite, are picked based on the XRD results for further processing. To remove humidity and water from these natural clays, they were heated at 150 degrees Celsius (oC) for 12 hours. After they became completely dried, they were ground and sieved below 90 micrometers (µm). Calcined clay refers to clay minerals that have been subjected to high temperatures, typically in the range of 600 to 900 oC, in a process known as calcination. Calcination involves heating the clay to remove any chemically bound water and other volatile compounds, resulting in a transformation of the clay's structure and properties. During calcination, the clay minerals undergo several changes. The removal of water causes physical and chemical transformations, resulting in a significant reduction in the clay's plasticity and shrinkage. The process also leads to the development of pozzolanic properties in the clay, enhancing its reactivity with calcium hydroxide, a byproduct of cement hydration. Therefore, each of these three clays is heated at three different temperatures (i.e., 600, 700, and 800 oC) in order to achieve pozollanic properties by creating structural disorder. In other words, the hydroxyl groups in the clays are supposed to be eliminated by dehydration and dehydroxylation processes at high temperatures. For each temperature, three different durations of heat are applied, and each clay is heated in the oven for 1, 1.5, and 2 hours, respectively. It is mainly to observe the best calcination process and point out the best calcination temperature and period during which perfect pozollanic properties are obtained. To clarify, too high temperatures can lead to a reduction in the surface area of the clays due to recrystallization; however, clays do not exhibit pozollanic properties at very low temperatures either. It was observed that calcination of the clay at specific temperatures and durations removes the hydroxyl groups from its crystal structure, making it more reactive when combined with limestone and OPC in mortars. Furthermore, it is concluded that high-purity clays with high kaolinite content do not change color after being heated and tend to keep their whitish color even after being calcined at very high temperatures. However, low-grade cacined kaolinite clays with high impurities, especially those rich in iron (Fe) content, exhibited a reddish color, which indicates the oxygen-rich atmosphere of the oven. Afterward, the calcined clays were blended with non-calcined limestone powder at a ratio of 2:1 by mass, effectively replacing the content of OPC with this combined mixture. Two different mixes were prepared from each calcined clay in order to determine the maximum replacement level and investigate the application areas of each substitution level. The first mix included 30% calcined clay, 15% limestone, and 55% OPC, and the second mix included 40% calcined clay, 20% limestone, and 40% OPC. Additionally, as the reference mix, mortars of OPC were prepared with a ratio of 1:0.5:3, indicating the mass of cement, water, and sand, respectively, which does comply with EN 196-1 standards. Observations revealed that the workability of the LC3 mortars is lower compared to the OPC mortars. The lower workability of LC3 mortars can be attributed to several factors related to the composition and properties of the materials involved. For example, kaolinite, which is a commonly used clay mineral in LC3 formulations, has a higher surface area and greater water demand compared to the main component of OPC, which is typically clinker. As a result, LC3 mortars with kaolinite clay may require more water to achieve the same level of workability as OPC mortars. This increased water demand can affect the overall fluidity and cohesiveness of the mortar mixture. To improve the workability of LC3 mortars, various strategies can be employed. These include optimizing the water-to-binder ratio and using superplasticizers or other chemical admixtures to enhance flowability. Therefore, a specific amount of water-reducing admixture (WRA) was added to each LC3 mortar in order to release the trapped water and keep the workability in an appropriate range. The study revealed that in order to enhance the workability of LC3 mortars containing kaolinite clays, a higher content of water-reducing admixture (WRA) is necessary compared to mortars with illite and montmorillonite clays. Additionally, the requirement for WRA significantly decreased at higher temperatures and longer durations, particularly for mortars containing montmorillonite clay minerals. Furthermore, increasing the temperature led to improved workability for all types of clays examined. Lastly, each mix was tested and compared to the OPC control mixture in terms of flexural and compressive strengths after 2, 28, and 90 days, respectively. Although the 2 days early strengths of LC3 mortars with 30% kaolinitic clay reached up to 85% and 60% of those of OPC mortars in the flexural and compressive strengths, respectively, after 28 days of curing, they achieved comparable strengths to OPC. Moreover, it was concluded that kaolinitic clays have the highest potential to be used as SCMs compared to illite and montmorrilinite, and 30% calcined clay is a far more reasonable and feasible substitution than 40%. Overall, the efficiency assessment, the best calcination process, the best replacement level, and the most efficient clays were determined based on the results and data obtained from the experiments.