FBE- İnşaat Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/9496

Gözat

Konu "25 Percent Rule" ile FBE- İnşaat Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Merkezi Çaprazlı Ve Moment  Aktaran Çerçeveli Karma Sistemlerde  %25 Kuralının İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-06-29) Kılıç, Samet ; Vatansever, Cüneyt ; 10077973 ; İnşaat Mühendisliği ; Civil Engineering
    Deprem ya da rüzgâr sebebiyle oluşan yanal kuvvetler çoğunlukla çok katlı binanın tasarımında temel bir rol oynamaktadır. Deprem kuvvetini karşılamak için, pek çok yanal yük taşıyıcı sistem son zamanlarda geliştirilmiştir. Yatay deprem kuvvetleri karşı en etkili sistemlerinden biri moment çerçeveleri ile birlikte perde duvarlar veya çaprazların beraber kullanıldığı karma sistemlerdir. ASCE 7-05 göre, karma sistemler için moment çerçeveleri sismik tasarım kuvvetinin en az yüzde 25'ini karşılayabiliyor olmalıdır. Bu kural yüzde 25 kuralı olarak tanımlanmaktadır. Bu tezde binaların yüksekliği ( kat sayısı) ve yüzde 25 şartı arasındaki korelasyon incelenmiştir. Taşıyıcı sistemi moment çerçeveleri deprem talebinin yüzde 15, 25 ve 40’ını karşılayacak şekilde tasarlanmış karma sistemlerden oluşan 12 katlı, 16 katlı ve 20 katlı yapılar dizayn edilmiştir. SAP 2000 yazılımı kullanılarak, lineer statik ve push-over analizi yapılmıştır. Karma sistemler, merkezi çaprazlı olarak tasarlanmıştır. Lineer statik analiz işlemi sırasında, farklı kat sayılarına sahip üç farklı model geliştirilmiştir ve bunların her biri de kendi aralarında üçe ayrılmıştır. Aslında, dokuz model mevcuttur. Bütün modellerden birer adet moment çerçevesi ayıklanıp, yüzde 15, 25 ve 40 yanal yüke karşı koyacak şekilde dizayn edilmiştir. Düzlemsel sistem analizi bitirildikten sonra tekrar modele bu çerçeveler monte edilip, sistem içerisinde yeterli olup olmadıkları kontrol edilmiştir. Daha sonra moment çerçevelerindeki kolonların tabanında oluşan kesme kuvveti belirlenmiş ve tüm taban kesme kuvvetine oranları belirlenmiştir. Bu şekilde, tüm profillerin ve çaprazların boyutları belirlenmiştir. Yapılar ancak üç boyutta analiz edilmiştir fakat daha uygun ve anlaşılır sonuçlar elde etmek için, yüzde 25 kuralı sadece x yönünde kontrol edilmiştir. Y yönünde sadece çaprazlar x yönünde ise deprem kuvvetlerine karşı moment çerçeveleri ve çaprazlar birlikte çalışmaktadır.  Çaprazlı çerçevelerde bulunan tüm kolonların taban bağlantısı mafsallıdır. Bu şekilde o akslarda deprem yükleri sadece çerçevelerce taşınacaktır. Kolonlar pandül ayak şeklinde düşünülmüştür. Moment çerçevesi olarak tasarlanan akslarda ise tüm kolonların taban bağlantıları ankastredir. Bu şekilde tasarım, çaprazların akma noktasına ulaşmasından sonraki davranışı daha iyi gözlemleyebilmek için bilerek yapılmıştır.  Bir sonraki bölümde, statik itme analizi ile, yapıların beklenen davranışı gösterip göstermediğinin anlaşılmasına çalışılmıştır. Sistemlerin doğrusal olmayan statik analizi için, SAP 2000 yazılımı kullanılarak incelenme yapılmıştır. Yapılar üzerinde doğrusal olmayan analiz uygulanırken yaklaşık bir yöntem kullanılmıştır. Yapıların tam hedef deplasman talepleri hesaplanmasının yerine, yapıların tamamı yüksekliğinin yüzde 3 ile x yönünde itilmiştir. İtme eğrileri elde edildikten sonra, hedef yer değiştirme talepleri hesaplanıp, itme eğrisinde bu performans noktası belirlenmiştir. Tüm kontroller özellikle taban kesme kuvveti dağıtımı bu noktaya göre yapılmıştır. Analiz işlemi sırasında, sekant rijitliği yöntemi plastik mafsallardan yük boşaltma yöntemi olarak seçilmiştir. Bu yöntemin seçilmesinin en büyük nedeni diğer yöntemlerin büyük denklemleri çözme yetersizliğidir. FEMA plastik mafsal özellikleri ilk olarak tüm elemanlara atanmıştır. Bu plastik mafsalların ASCE 41-06 gereksinimlerine uygun olup olmadığını elle hesaplama yapılarak kontrol edilmiştir. Bu nedenle, bir moment çerçeve analizi yapılmıştır. Sonuçların makul olduğu yapılan hesaplar neticesinde kabul edilmiştir. Eksenel plastik mafsallar çaprazların ortasında atanmştır. P-M3 plastik mafsalları ise kolonların alt ve üst kısımlarına atanmıştır. Bilinçli olarak, P-M2-M3, plastik mafsal kullanılmamıştır. M2 moment değerleri M3 değerlerine oranla çok daha küçük oldukları için göz ardı edilmiştir ve kullanıldıkları zaman, SAP 2000 analizlerinde denklem çözme sorunları ile karşı karşıya kalınmıştır. Moment dönme (M3) plastik mafsalları sadece rijit bağlı, mafsallı olmayan kirişlerin her iki ucuna atanmıştır. Yapıların beklenen davranışı şöyle tanımlanabilir: ilk olarak çaprazlar deprem kuvvetlerini almaya başlayacak, onlar çekme kuvvetleri altında akmaya basınç kuvvetleri altında burkulmaya başladıktan sonra ise moment çerçeveleri taban kesme kuvvetini almaya başlayacaktır. Bu sırada moment çerçevelerinin ekstra dayanım ihtiyacının yüzde 25 kuralının sağlanmasıyla yeterli olup olmadığı anlaşılmaya çalışılmıştır. Ayrıca kat sayısı ile bu kural arasında bir bağ var mıdır control edilmiştir. Zaman-tanım alanında analizi için tasarım depremi olarak üç farklı deprem verisi PEER’den alınmıştır. Ayrıca yapılar yapıya etkime olasılığı en büyük deprem altında da kontrol edilmiştir. Tüm deprem verileri ASCE7-05 koşullarını sağlayacak şekilde seçilmiştir. Ayrıca, deprem bölgesi ve zemin özelliklerine de dikkat edilerek seçim yapılmıştır. Sırayla depremler modellerde tanımlanmıştır. Tüm depremler tanımlanmadan önce PEER’den alınan değere göre ölçeklenmiştir. Daha iyi bir bilimsel yaklaşım için, başka bir yazılım ile doğrulama gereklidir. Bu nedenle, OpenSees sonuçları doğrulamak için kullanılmştır. Yapılar bu yazılımda modellenmiştir. Bu model bütün yapıyı temsil edecek şekilde tasarlanmıştır. Sadece x-yönü elemanları modellerde mevcuttur. Diğer yön çapraz ve kirişleri göz ardı edilmiştir. Onların yerine yükleri ve öz ağırlıkları nokta yükler olarak sistemin düğüm noktalarına etkitilmişir. OpenSees modellerin gerçek modelleri temsil ettiğini kanıtlamak için, düşey yük ve modal analiz yapılmıştır. Düşey yük analizinde, kolon eksenel kuvvetleri kontrol edilmişir. Eigen modal analizde ise, ilk mod yönü ve yapıların doğal titreşim periyotları karşılaştırılmıştır. Periyot karşılaştırılmasına göre OpenSees modeller daha rijittir. Opensees modellerin doğal titreşim periyotları SAP 2000 değerlerine yakın değerlerdir. Buna ek olarak, yapıların doğrusal olmayan davranışları da benzerlik göstermiştir. En son olarak, yapıların doğrusal olmayan dinamik analizi yapılmıştır ve depremlerden oluşan sonuçlar da değerlendirilmiştir. Her binanın deprem performansının değerlendirilmesi için , göreli kat ötelenmeleri , yer değiştirmeler ve taban kesme kuvveti dağılımları değerlendirilmiştir. SAP 2000 modellerinde, plastik mafsal oluşum ve dağılımları da bir kriter olarak kontrol edilmiştir. Sonuçlar beklenildiği gibi olmuştur. Plastik mafsallar eksenel basınç kuvveti altında çaprazlarda ortaya çıkmıştır. Plastik mafsallar moment çerçevelerinde de görülmüştür . Çaprazlı çerçevelerde oluşan plastik mafsallar ile karşılaştırıldığında, bunların aşamalarının  LS , IO daha yakın olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, tüm sistemlerin analizleri tamamlandığında, bir modelin diğerinden daha iyi performans sergilediğini göstermek için açık kanıt yoktur.