LEE- Deprem Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

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

Gözat

4 katlı bir okul binasının burkulması önlenmiş çaprazlar kullanımı yöntemiyle ve sismik izolasyon yöntemiyle Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre analizi

(İTÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025-06-19) Yüksel, Şeref ; Özdemir Çağlayan, Pınar ; 802231223 ; Deprem Mühendisliği

Yapısal tasarımda günümüzde gerçekleşen özellikle ülkemizde deprem etkisini görmüş ve olumsuz sonuçlarını incelemiş oluyoruz. Ancak, uygun zemin parametreleri ve yönetmeliklere uygun kesitlerde kullanıdığında herhangi bir hasar oluşmadığını görmekteyiz. Tasarıma ilave olarak deprem yönetmeliğimizde yer alan kesintisiz kullanım, sınırlı hasar, kontrollü hasar ve göçmenin önlenmesi gibi bina performans hedefleri ile yola çıkıldığını da gözardı etmemek gerekir. Bu neticede deprem kuvvetlerinin etkisini sismik izolasyon birimleri ve burkulması önlenmiş çaprazların kullanımı ile azaltarak hem betonarme hem de çelik yapılarda yüksekliğine ve sünekliğine bağlı da değişmektedir. Bu tür yalıtım birimleri ve sönümleyiciler üretim firmaları tarafından özenle çekme ve basınç testlerinden geçerek kesit özellikleri ile tasarımda uygulanmaktadır. Bu çalışmanın amacı 4 katlı bir okul binasının hem burkulması önlenmiş çaprazlar kullanımı hem de deprem yalıtım birimlerinin kullanımını yöntemiyle analiz edilip bina dayanım ve maliyet açısından sonuçların karşılaştırılmasıdır. Ek olarak, tasarım ETABS v20 yazılımı ile iki farklı model oluşturarak incelenmiş olup aynı deprem kuvvetleri ve aynı düşey yüklerin girilmiştir. Burkulması önlenmiş çaprazların kesitleri ve kurşun çekirdekli deprem yalıtım birimlerinin çapları kataloglardan seçilerek yay ve çubuk eleman olarak tasarımda kullanılmıştır. Deprem yalıtım birimlerinin günümüzde kullanımı yaygınlaşan özellikle hastane, kamu binaları ve okul gibi depremden sonra sürdürülebilirliği önemli olan bu tür binalarda kullanımı zorunludur. Ayrıca deprem yalıtım birimleri dışında sönümleyici çeşitleri de deprem kuvvelerini azaltmak için zamanla ortaya çıkmıştır. Deprem yalıtım birimleri de uygun şartlarda üretilmekte ve testleri tamamlanan kauçukların aralarında çelik plakalar eklenmesi ile düşey yükler altında rijitlik kazandırır. Aynı zamanda deprem yalıtım birimleri deprem kuvvetleri altında bina periyotunu arttırarak taşıyıcılara gelen deprem ivmelerini azaltmayı amaçlayarak hasarı önlemektedir. Kullanılması gereken yapıda sismik cihazların sönümleme, yeniden merkezleme, yalıtım ve düşey yüklerin gözönüne alınarak seçilmesinde fayda vardır. Bina sınıfı ve bina kullanım türüne göre seçilmesi uygun olacaktır. Bu çalışmada bir okul binası için kurşun çekirdekli deprem yalıtım birimi kullanımı 'LRB'mesnetli tasarımda kullanılmıştır. Özellikle deprem yalıtım uygulamak için kullanılabilecek kurşun çekirdekli elastomer ve eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimleri yaygın olarak tercih edilmektedir. Kurşun çekirdekli elastomer cihazları detaylandırmak gerekirse, parça katmanlı kauçuk malzeme ve çelik plakalar, çekirdek bölümünde yer alan kurşun ile ve cihaz bileşenlerinin dış ortamla temasını kesmek ve yangın durumları için özel kaplama tabakası kullanılmaktadır. Tüm bunları alt ve üstten bir sandviç gibi arasına alan ve bağlantısını sağlamaya yarayan flanş plakaları ankrajlanarak üstyapı ile altyapı bağlantısını oluşturmaktadır. Ek olarak, ankrajların çaplarını ve malzeme sınıfını deprem yalıtım birimi ile uygun olacak şekilde seçilmeli ve depremde gelen kesme kuvvetlerine göre seçilmesinde fayda vardır. Sönümleme özelliğini kurşun çekirdek ile karşılayarak tasarlanan bu cihazlar katmanlı kauçuklar ise yeniden merkezleme özelliğine sahip olarak üretilmektedir. Aynı zamanda kurşun çekirdekli elastomer yalıtım tipindeki cihazlar zamanla yorulma, sünme, sıcaklık ve kullanıldığı konuma göre rüzgar ve nem etkilerini minimize etmek amacıyla tasarlanmaktadır. Kurşun çekirdekli elastomer cihazlar mekanik özelliklere sahip olup bu mekanik özellikleri hesaplanırken deprem kuvvetlerinde cihazda oluşan deplasman değerlerine göre önemli faktörlerinden biridir. Bunun sonucunda tasarımda kullanılacak olan cihazı belirlerken katalogdan uygun cihazla hesap sürecine girerek üstyapı kesitlerini analiz edildiğinden cihaz ve deprem kuvvetlerinin binanın deplasmanlarını uygun koşula gelene kadar deneme yapılmaktadır. Uygun kurşun çekirdekli elastomer cihazın seçilmesiyle tasarımı sonuçlandırmak için zaman tanım aralığında doğrusal olmayan hesap yöntemi kullanılmaktadır. Burkulması önlenmiş çaprazların günümüzde ülkemizde kullanımı deprem yalıtım birimleri gibi kullanımı yaygın değildir. Ancak son dönemlerde test merkezleri ve üretim firmalarının ortaya çıkmasıyla tercih edilme noktasındadır. Özellikle burkulması önlenmiş çaprazların kullanımının yaygınlaşmasının en önemli sebeplerinden biri geleneksel(konvansiyonel) çelik çaprazların çekme ve basınç kuvvetlerinin aynı performansını vermemisidir. Burkulması önlenmiş çaprazlar basınç kuvvetleri altında ise burkulmadan aktığı için çekme ve basınç kuvvetleri altında aynı performansı veren bir üniform histretik (çevrimsel davranış) grafiğine sahiptir. Aynı zamanda burkulması önlenmiş çaprazların yapı tasarımında tek açılı diyagonal ve ters V çapraz yaygın olarak kullanılmaktadır. X çaprazlarda kullanımı ise kat kirişlerinde yine V çapraz tamamlanacak şekilde kullanılmasına dikkat edilmelidir. Ek olarak, bu çaprazların birleşim bölgelerinde cıvatalı, kaynaklı ve pinli bağlantı olarak 3 tip bağlantısı mevcuttur. Bu çalışmada cıvatalı bağlantı tercih edilmiş olup CoreBrace kataloglarında kat yüksekliği ve aks açıklıklarına uygun kesitler seçilerek sertleştirme katsayıları modelde çubuk eleman tasarımında yer alarak hesaplanmıştır. Burkulması önlenmiş çaprazları detaylandırmak gerekirse, malzeme dayanımı ve çelik çekirdek kesitlerinde CoreBrace katolaglarında %2 göreli kat ötelenmesine izin verilen çaprazlar ile detaylandırılmaktadır. Burkulması önlenmiş çaprazların bölümleri ise çelik çekirdek, beton (mortar-harç vb) çevrelerken, uç bölgelerinde elastik bölgeler ve rijit uç plakaları ile birleşim bölgeleri oluşuracak şekilde tanımlanabilir. Aynı zamanda iç çekirdek plaka ya da profil ile sürtünmeyi engelleyici malzeme ve hava boşluğu da bulundurulması ile sürtünmeden kaynaklı oluşacak olumsuzluklar için ayırıcı malzeme kullanımı da dikkat edilmesi gerekmektedir. Ek olarak çaprazlarda akma bölgelerinin boyunu kısaltma veya uzatma sistem davranışına göre uç bölgelerinde plastik mafsal tanımlanarak yapılabilinir. TBDY-2018'e göre hesap modelleri kurulurken yalıtım birimlerinin doğrusal olmayan davranış olarak modellenmesi, altyapı ve üstyapı elemanlarının doğrusal elastik olarak tasarlanırken burkulması önlenmiş çaprazlar da ise sadece deprem (yatay)kuvvetlerini karşılayarak düşey yüklerde ana çerçevelerle karşılanması sağlanmıştır. Bu çalışmada TBDY-2018'de tanımlanan üç hesap yöntemine göre, Etkin Deprem Yükü Yöntemi, Mod Birleştirme Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi'den Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi kullanarak tasarımı yapılmıştır. Modellemeler öncelikle, ankastre mesnetli yerinde dökme betonarme bir okul projesi tasarlandıktan sonra aynı özellikte kesit taşıyıcıların ele alnması ile yapının burkulması önlenmiş çaprazlar ile hem de her kolon altında deprem yalıtım birimleri kullanımı yönteminin karşılaştırılması yapılmıştır. Bina taşıyıcı sistemi moment aktaran betonarme çerçevelerin Mod Birleştirme Yöntemi Kullanarak yapılıp düşey yükler, deprem yükleri ve kar yükü gözönüne alınarak modellenmiştir. Betonarme elemanların analizi TBDY-2018 süneklik düzeyi yüksek moment aktaran betonarme çerçeveler tasarımı ile yapılmıştır. Sonucunda kolonlar da 2 tip 70x70 cm2 ve 60x60 cm2 ebatlarında kare enkesitli olup kirişlerde özellikle düşey çaprazların olduğu kirişler 40x70 cm2 iken çekirdek bölgede ana katlarda 40x60 cm2 kare enkesitli kirişler de tercih edilmiştir. Bina tasarımı, burkulması önlenmiş çaprazlar ve deprem yalıtım yöntemiyle yapılmış olup, BRB için 70 cm'lik radye temel modellemesi, LRB tasarımı için ise 100x100 cm2 plint(kaide) ve 60 cm kalınlığında izolasyon döşemesi modellenerek hesaplar yapılmıştır. Ayrıca yalıtım cihazların rijitlik katsayıları da girilerek doğrusal olmayan özelliklere sahip "link" elemanlar ile binadaki tüm elemanlar doğrusal olarak çubuk eleman olarak modellenmiştir. Üstyapı elemanları için hesap yapılırken DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde yalıtım birimlerine ait parametrelerin üst sınır değerleri, yalıtım birimleri için hesap yapılırken ise DD-1 deprem yer hareketi düzeyinde yalıtım birimlerine ait parametrelerin alt sınır değerleri kullanılmıştır. Uygun kurşun çekirdekli deprem yalıtım birimi seçiminde, burkulma yükü sınır değerlere göre eksenel kuvvetlerin gözönüne alınması ile özellikle büyük kesitler kullanıldığında kolonların analizinde tasarım oranları kapasitelerini geçmektedir. Bu yüzden hem BRB hem de LRB tasarımında kolon ve kiriş kesitlerine uygun elemanların seçilmesi gerekmektedir. Modal analizi sonucunda yapı periyotlarını karşılaştırdığımızda, ankastre mesnetli bina periyotlarının X ve Y yönleri için sırasıyla 1.190 s ve 1.145 s olduğu ve 1.4TpA bina hâkim titreşim periyodunu geçmediği görülmüştür. LRB link tasarımında bina periyotlarının DD-2 depreminde yalıtım birimi parametrelerinin üst sınır değerleri için 1.742 s ve 1.716 s olduğu, ayrıca LRB link tasarımında bina periyotlarının DD-1 depreminde yalıtım birimi parametrelerinin alt sınır değerleri alındığında X ve Y yönü için sırasıyla 2.025 s ve 2.005s olduğu görülmektedir. Tasarım sonuçları neticesinde, LRB tasarımın bina tasarımında üstyapı elemanlarının boyutlarının değişmediği, BRB tasarımında ise enerji sünekliği ve deprem kuvvetlerini çaprazlar ile karşılandığı düşünüldüğünde kesitlerin tasarım oranların azaldığı görülmektedir. Bu çalışmada taşıyıcı sistem davranışlarının ankastre mesnetli sistemde (R=8), BRB için (R=8), LRB için ise (R=1.2) alınması tasarım spektrum ivme değerlerinde büyük ölçüde farklılıkları ortaya çıkarmıştır. Bu doğrultuda göreli kat ötelenmelerinde hem Kesintisiz Kullanım hem de Kontrollü Hasar performans hedeflerinin sınır değerlerini geçmediği irdelenmiştir. Sonuç olarak, bu çalışma kat kesme kuvevtleri ve göreli kat ötelemelerine göre sınır değerleri geçmediğini ve taşıyıcı elemanların yeterliliklerini farklı yöntemler ile göstermektedir.
Application of a novel energy dissipation beam-column connector in precast structures

(Graduate School, 2024-08-12) Bozan, Ali Berk ; Oyguç, Reşat Atalay ; 802221204 ; Earthquake Engineering

In this study, which is prepared as a master thesis, seismic performance and cyclic loading behavior of four type precast reinforced concrete frames with two different type of moment resisting beam to column connection is investigated comparatively. The first one is the widely used moment resisting connection that is defined as wet connection in TBDY. The second connection type is known as ACPH (Artificial Controllable Plastic Hinge) that is taken as reference study about repleaceable plastic hinge concept. The goal of this connection, known as an replaceable plastic hinge, is to defend reinforced concrete components from earthquake related plastic deformations by keeping them in a specialized connecting section. It will be possible to repair the broken connections after the earthquake so the building can keep on operating normally. Another advantage of the developed method is that it is disassemblable and removable, allowing a completed structure to be dismantled, transported and reassembled when desired. The study is consist of five major sections. In the first section, precast reinforced concrete structures are introduced briefly and most used moment resisting beam to column connections is explained with mentioning advantages and disadvantages of them. Then the precast structure connection types included in the Turkish seismic design code are introduced. Within the scope of the thesis, MAB1 type connection, which is mentioned in Turkish Seismic Code, is used for analytical study. After that, the aim and scope of this thesis and literature review on replaceable hinge conncections are explained. At the end of first section, the paper which is named as "Performance coordination design method applied to replaceable artificial controllable plastic hinge for precast concrete beam-column joints" by Yuan (2022) are explained in more detail. Within the scope of thesis, this paper are chosen as reference for analytical study. An idea of strong joint/weak component structural design is covered by this design philosophy. It is recommended that the ACPH have a lower bending capacity than the end beam to ensure that the damage mechanism and failure mode are stable, regular, and controllable. Moment design of the connection was performed according to the equations given in the reference article. According to the reference article, it is recommended to keep λ below 0.9. When λ value were less than 0.9, This indicated that the ACPH performance was weaker than that of the concrete components, and the structural deformation was mainly concentrated at the ACPH. When λ were about 1, the area of the ACPH hysteresis loop gradually grew. The ACPH and concrete components subjected to loading participated in the structural deformation, and the Z-shape of the hysteresis loops gradually changed to spindle-shaped. The concrete components became a vulnerable section as λ increases. In the second section, first of all, details of ABAQUS software and information about Concrete Damaged Plasticity (CDP) are given. Then, modeling of reference article is performed in ABAQUS software by considering parameters such as model geometries, materials, interactions, loading, boundary conditions and mesh. Then the results are compared with article to show that the model works correctly. In this section details about modeling are as follows; reinforced concrete elements and steel joint elements are modeled within the ABAQUS software. ABAQUS software uses the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model, which allows us to take into account nonlinear effects of materials and degradation effects. The geometric shapes for concrete and steel hinge elements are modeled as three-dimensional (3D), deformable, solid and extrusion. Reinforcement Steels are selected as 3D, wire and planar. For the material properties, the concrete model used is the Popovics compressive stress-strain model for concrete by Popovics (1973) and a modified tensile reinforcement model by Nayal and Rasheed (2006) is chosen to represent the tensile stress behavior of concrete. Reinforcement steel and steel hinge elements have inputted to software as a stress-plastic strain. Another important parameter to get the right result is the mesh, C3D8R was selected for concrete materials and ACPH. With this selection, concrete is defined as a 3D element with 8 nodes. For steel reinforcements, T3D2 is selected as a linear 3D material with 2 nodes. In the test setup of the reference article, a design was made for λ=0.3 and an experimental study was performed. Accordingly, in order to calibrate the ABAQUS model, the model was calibrated using this λ value and the hysteresis curves compared. In the third section, frame designs are made to evaluate the characteristics of the ACPH type connection that stand out from other connection types. The frames consist of 4 different type that depends on number of storeys and bays. These are one bay-one storey, one bay-two storeys, two bays-one storey and two bays-two storeys. The column and beam elements to be used in the design are dimensioned. 1.8m column height and 3m beam length were taken because the same dimensions were used in the reference article. However, the frame dimensions are smaller in height and length than the actual field application. The reason is that it is not feasible to analyze with real applications due to reasons such as data storage and analysis time in the analysis performed in ABAQUS software. Therefore, the results obtained should be evaluated accordingly. Beam and column are dimensioned for a total of 4 types of frames. The selected column and beam reinforcement is common for all of them. A force of 15% of the axial load capacity of the column is applied to the top of the column. It is checked that the column is stronger than the beam. After deciding on the properties of the column and beam, moment and shear design for ACPH was performed. The λ value for the design of the frames was 0.45, while the reference article calibration had an λ value of 0.3. In this direction, it is possible that the hysteresis curve behavior may change as the λ value increases. As a result, 8 frames including 4 ACPH and 4 wet connection type frames were modeled in ABAQUS software. As ABAQUS element geometry and material model creation parts are discussed in section 2, the same method is used in this section. In the Step module, 3 different procedures will be applied for each frame analysis. Within the scope of this thesis, these procedures are "frequency" for period calculation, "dynamic implicit" for nonlinear dynamic analysis and "static general" for cyclic displacement loading. After the solution steps are determined, the desired data is selected from the "Edit Field Output" section to select which data will be in the solution outputs. The outputs for frequency analyses is frequency of frames. The outputs for dynamic analyses are base shear, DAMAGEC, DAMAGET, SDEG, PE and S. The outputs for cyclic analyses are base shear and roof displacement. After that, it is selected how the elements that we combine in the assembly section will establish a connection on the surfaces they come into contact with each other. In the other section, loading states and boundary conditions of the models are defined. For frequency analysis, all column bottom surfaces should be defined as fixed. In case of earthquake, the direction in which the acceleration is applied should be left free. Earthquake accelerations are applied to the column bottom surfaces and the nonlinear dynamic analysis steps are completed by applying gravity loading to the whole model. To complete modeling of frame, mesh system is created in the elements. C3D8R was selected for concrete materials and ACPH. With this selection, concrete and ACPH are defined as a 3D element with 8 nodes. For Steel Reinforcements, T3D2 is selected as a linear 3D material with 2 nodes. Another issue mentioned in this section is the selection of the earthquake record to be applied to the frames. The selected earthquake record belongs to the Maraş Earthquake. However, in order to save analysis time, accelerations between 70th and 80th seconds, which is the region where the acceleration reaches peak value in the earthquake record, are selected for analysis. The selected earthquake record exceeded the value of the spectrum used in the design of the frames. This made it possible to see the frame damages more clearly in the seismic analysis. For the cyclic load analysis, a loading reaching a drift rate of 5.6% is applied to the frames. In the fourth section which is the dicussion section, the frames mentioned in section 3 were subjected to earthquake recording and cyclic displacement loading. Then their seismic performances were examined and discussed. As a result of frequency analyses, period changes of the frames are calculated. It is seen that an increase in period was observed in all frames thanks to ACPH. Among the frame types, it is observed that increase in the storey number affected the period change more than increase in the bay number. As a result of dynamic implicit analyses, base shear vs time, compressive damage, tension damage, SDEG (scalar stiffness degredation), PE (plastic strain) and S (von mises stress) are evaluated. When base shear results is investigated, a decrease was observed in all frames thanks to ACPH. As in the period change, the highest effect was observed in the increase in the number of storeys. Another outcome for base shear is the use of ACPH reduces the base shear carried by the middle column proportionally and provides a more balanced distribution with the other columns. For other analysis results, the following can be said that damage occurred at the column base of both RC and ACPH frames during the earthquake. Plastic hinges were formed on the column bottom surfaces of all frames due to damage. Therefore, plastic hinges at the bottom of the columns should be investigated as a separate study subject. Regarding the damage to the beams, in RC frames, damage occurred in the region of the beams close to the column face. In the two bays case, damages also occurred in the beam-column joint region in the middle of the frames. In ACPH frames, the damage to the beams was concentrated on the energy dissipation plate region of the ACPH, which significantly reduced the damage to the reinforced concrete elements. The use of ACPH will contribute to achieving undamaged middle beams, which is one of the philosophies of the use of the replaceable connection. Lastly, ductility and structural system behavior coefficient were evaluated by looking at the cyclic analysis results. Within the scope of this thesis,the yield displacement was obtained by balancing the assumed bilinear shape. For the ultimate displacement, the ultimate displacement can be obtained from the point where the maximum base shear capacity usually decreases by 10% or 20%, assuming that it corresponds to the point where the compressive stress in concrete or the fracture or buckling of the transverse reinforcement in any structural element occurs. However, for ultimate displacement in this thesis, the maximum base shear capacity was not reduced, and the ultimate displacement is matched with the maximum base shear capacity. It is recommended to evaluate the results to be obtained in this direction. Because it was preferred to stay on the safe side regarding the semi-rigid or rigidity of the connection.According to the results the effect of ACPH on ductility in frame 1B2S is 47.5% on average and in frame 2B2S it is 57.3% on average. it was concluded that a value between 3.90 and 4.52 should be used for the behavioral coefficient (R) of the structural system for this type of joint. As a result of this analytical study, the use of replaceable joints in precast structures are investigated in different types of frames and comparative data are presented. Based on the data, the use of replaceable joints in precast structures minimized the damage to the structural members after the earthquake. It is shown that it will increase the ductility of the structure and a suggestion is made for the behavior coefficient of the structural system.
Ayarlı kütle sönümleyici ekli betonarme bir bina üzerinde fizibilite analizi

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

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

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-10-03) Çöloğlu, Abdullah Berk ; Güler, Kadir ; 802211202 ; Deprem Mühendisliği

Yapıların deprem etkisi altında performans değerlendirmesi, inşaat mühendisliği ve deprem mühendisliği alanlarında, özellikle son yıllarda önemli bir çalışma alanı haline gelmiştir. Mevcut yapıların deprem güvenliğinin belirlenmesi, meydana gelebilecek depremler sonrasında yaşanacak olan can ve mal kayıplarının önüne geçilmesi ve yaşamın olağan bir şekilde devam edebilmesi açısından hayati önem taşımaktadır. Deprem etkileri sonucunda yapıların taşıyıcı sistem elemanlarında iç kuvvet ve şekildeğiştirme talepleri meydana gelmektedir. Oluşan iç kuvvet ve şekildeğiştirme talepleri altında, yapıların can kaybına engel olması ve fonksiyonlarına devam edebilmesi için taşıyıcı sistem elemanlarının kapasitelerinin yeterli olması gerekmektedir. Bu tez çalışması kapsamında İstanbul ili Ümraniye ilçesinde bulunan 8 katlı betonarme taşıyıcı sisteme sahip veri merkezi binası, deprem performansının belirlenmesi amacı ile inceleme altına alınmıştır. Tez çalışmasının birinci bölümünde, deprem performans değerlendirmesi ile alakalı genel bilgilendirmelerde bulunulmuştur. Ayrıca bu bölümde tez çalışmasının amacı ve kapsamı ile ilgili bilgiler sunulmuştur. Tez çalışmasının ikinci bölümünde mevcut binaların deprem performans analizine ilişkin literatür araştırması yapılmıştır. Bu bölümde performans kavramının gelişiminden söz edilmiş, binaların deprem performansının değerlendirilmesinde kullanılan doğrusal olmayan analiz yöntemleri ve doğrusal olmayan davranış modelleri hakkında bilgiler verilmiş ve ayrıca malzemenin doğrusal olmayan davranışına ilişkin açıklamalarda bulunulmuştur. Tez çalışmasının üçüncü bölümünde, 2018 yılında yayımlanmış olan Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nin mevcut yapıların deprem performansının değerlendirilmesi için sunduğu yönerge ve kurallardan bahsedilmiştir. Bu doğrultuda yönetmelikçe detayları açıklanmış olan deprem yer hareketleri ve deprem etkisi altında binaların değerlendirilmesi gibi konular hakkında bilgiler paylaşılmıştır. Tez çalışmasının dördüncü bölümünde, 2017 yılında American Society of Civil Engineering tarafından hazırlanmış olan ASCE 41-17 Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings standardının mevcut yapıların değerlendirilmesi konusundaki yaklaşımlardan bahsedilmiştir. Deprem performans değerlendirmesinde kullanılan analiz yöntemleri, taşıyıcı ve taşıyıcı olmayan elemanların performans seviyeleri, bina performans hedefleri ve deprem tehlike seviyeleri hakkında açıklamalarda bulunulmuştur. Tez çalışmasının beşinci bölümünde, çalışmaya konu veri merkezi binasının deprem etkisi altında taşıyıcı sisteminin değerlendirilmesi yapılmıştır. Çalışma kapsamında inceleme altına alınan yapı, İstanbul ili Ümraniye ilçesinde bulunan betonarme perde - çerçeve taşıyıcı sisteme sahip, 8 katlı bir veri merkezi binasıdır. TBDY 2018 ve ASCE 41-17 standartlarına göre binanın performansını belirlemek amacı ile zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi kullanılmıştır. Veri merkezi binasının malzeme özelliklerinin belirlenmesi amacı ile binanın farklı taşıyıcı elemanlarından karot numuneleri alınmış, ayrıca donatı özellikleri ve yerleşiminin tespiti amacı ile taşıyıcı elemanlarda sıyırma çalışmaları yapılmıştır. Donatı yerleşiminin tespiti için yapılan sıyırıma çalışmalarına ek olarak taşıyıcı elemanlar üzerinde ferroscan aleti ile tarama çalışmaları yapılmıştır. Binadan alınan karot numuneleri üzerinde gerekli testler yapılmış ve bu doğrultuda mevcut taşıyıcı sisteme ait beton basınç dayanımı belirlenmiştir. Mevcut beton basınç dayanımının belirlenmesinde TBDY 2018 ve ASTM E178 standartlarından faydalanılmıştır. Bu çalışmalara ek olarak mevcut bina hakkında daha fazla bilgi edinebilmesi için yapının mevcut statik projelerinden faydalanılmıştır. Edinilen bu bilgiler doğrultusunda, yapının üç boyutlu matematiksel modeli, doğrusal olmayan davranış modelleri kullanılarak ETABS yapısal analiz programında oluşturulmuştur. Yapının bulunduğu bölgenin yerel zemin koşulları, deprem kaynak mekanizmaları, yapıya olan fay uzaklıkları dikkate alınarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerde kullanıma esas, 11 adet deprem kaydı takımının seçimi ve hedef performans yer hareketi düzeyine göre ölçeklendirilmesi yapılmıştır. Yapısal analizlerin gerçekleştirilmesinin ardından, analizler sonucunda taşıyıcı sistem elemanlarında oluşan iç kuvvet ve şekildeğiştirme talepleri elde edilmiştir. Bu aşamayı takiben yapısal taşıyıcı sistem elemanlarının gevrek hasara dair kesme kapasitesi kontrolleri ve sünek hasara dair hasar durumu değerlendirmeleri yapılmıştır. Tez çalışmasının son bölümünde yapılan çalışmaya dair genel bir değerlendirme yapılmıştır. Yapılan çalışmaları takiben, yapıların deprem performans değerlendirmesinin önemi vurgulanmıştır. Bu değerlendirmeler doğrultusunda bundan sonra yapılacak çalışmalara katkı verilebilmesi amacı ile bazı önerilerde bulunulmuştur.
Bitişik betonarme binalar arasında oluşabilecek sismik etkileri önleyecek derz mesafesinin araştırılması

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

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

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

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

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-05-30) Bayraktar, Burcu ; Fahjan, Yasin ; 802191217 ; Deprem Mühendisliği

Yeraltı yapılarının deprem etkileri altındaki davranışı yer hareketi ivmelerinden kaynaklanan atalet kuvvetlerinden ziyade, zemin-yapı ortamının yer değiştirmeleri tarafından kontrol edilmektedir. Deprem sırasında yeraltı yapıları, içinde bulundukları zeminde oluşan yer değiştirmelere uymaya çalışır. Bu sebeple yeraltı yapılarının tasarımında yer değiştirme esaslı tasarımlar yapılmalıdır. Bu çalışma kapsamında öncelikle tüneller hakkında genel bilgiler verilmiş ve tüneller kullanım amaçlarına, enkesit şekillerine ve yapım yöntemlerine göre gruplandırılarak detaylandırılmıştır. Tünellerin deprem sırasında maruz kaldığı boyuna yönde, tünel eksenine paralel doğrultuda gelen deprem dalga yayılımlarından kaynaklı eksenel ve eğilme şekil değiştirmeleri ile enine yönde, özellikle düşey yönde yayılan S deprem dalgalarından kaynaklı oluşan ovalleşme/yamulma şekil değiştirmelerinden bahsedilmiştir. Bu şekil değiştirme modlarına karşılık mevcut olan Serbest Alan Şekil Değiştirme Yaklaşımı ve Zemin-Yapı Etkileşimi Yaklaşımı yöntemleri detaylıca anlatılmış ve bu yaklaşım yöntemlerinde kullanılan analitik kapalı form çözümlerden bahsedilmiştir. Türkiye Karayolu ve Demiryolu Tünelleri ile Diğer Zemin Yapıları Deprem Yönetmeliği'ne göre deprem etkisindeki tünellerin tasarım felsefesi, tasarım yöntemleri ve tasarım sürecinden bahsedilmiştir. Tünellerin deprem etkileri altındaki davranışını inceleyebilmek amacıyla sonlu elemanlar analizleri yapılmaktadır. Bunlardan yaygın kullanılanlardan biri Plaxis 2D sonlu elemanlar programıdır. Bu tez çalışmasında modellemeler Plaxis 2D programı kullanılarak oluşturulduğundan öncelikle program hakkında temel bilgiler verilmiştir. Plaxis 2D programında kullanılan zemin modellerinden bahsedilmiş, zemin geometrisinin ve zemin geometrisine eklenecek yapısal elemanların tanımlanma biçimleri anlatılmıştır. Numerik analizlerde İstanbul'da yapılmakta olan yaklaşık 8 km uzunluğuna sahip çift tüp TBM tünellerinden oluşan bir demiryolu hattı projesinden yararlanılmıştır. Analizler dairesel kesitli TBM tünelleri için yapılmıştır. Dairesel kesitli tünellerin enine yönde deprem hesabı için güzergah üzerinde alınan yedi farklı kesitte Plaxis 2D programında numerik analizler yürütülmüştür. Yapılan ilk iki analiz yöntemi yer değiştirme esaslıdır ve bu yöntemlerde modele farklı hesaplamalar ile belirlenen yer değiştirme değerleri etkitilmiş ve tünel kaplamasında oluşan eğilme momentleri ve normal kuvvetler elde edilmiştir. Diğer analiz yöntemi ise 2 boyutlu olarak zaman tanım alanında yapılmıştır. Plaxis 2D programında model tabanına deprem ivme kayıtları etkitilmiştir. Numerik analizde kullanabilmek için spektruma uygun olan Gebze istasyonuna ait 1999 yılı İstanbul Kocaeli depremi, TCU042 istasyonuna ait 1999 yılı Tayvan Chi-Chi depremi ve San Jose - Santa Teresa istasyonuna ait 1989 San Francisco Loma Prieta depremi kayıtları seçilmiştir ve model tabanına etkitilerek tünel kaplamasında oluşan eğilme momentleri ve normal kuvvetler elde edilmiştir. Her bir kesit için statik durumda bulunan kuvvetler de özetlenmiştir. Analizler sonucunda üç farklı numerik yöntemle tünel kaplamasında oluşan kuvvetler karşılaştırmalı olarak grafiklerde sunulmuştur. Analizler Maksimum Tasarım deprem seviyesine göre gerçekleştirilmiştir.
Deprem etkisinde taban yalıtımlı bina tasarımı ve makine öğrenmesi algoritmalarıyla deplasman doğruluklarının tespiti

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

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

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-02-06) Turan, Hakan ; Taşkın, Beyza ; Peker, Kerem ; 802201224 ; Deprem Mühendisliği

Bu tez çalışması, depremler ve özellikle deprem riskinin değerlendirilmesi üzerine odaklanmıştır. Depremler, dünya genelinde sıkça görülen doğal afetlerden biridir ve bu çalışmada, depremlerin şiddet haritaları aracılığıyla değerlendirilmesi üzerine önemli bir perspektif sunulmaktadır. Avrupa Makrosismik Ölçeği (EMS-98), şiddet seviyelerine ve yapısal özelliklere dayanarak potansiyel yapısal hasarı öngörmek için bir çerçeve sunar. Sismik aktiviteye detaylı bir yaklaşım, doğru ve hızlı oluşturulan şiddet haritaları ile birleştirildiğinde, depremlerin neden olduğu potansiyel hasarı gösteren dağılım haritalarının oluşturulmasına imkân sağlar. Bu yöntem, deprem senaryolarına uygulandığında sadece yüksek riskli alanları tanımlamakla kalmaz, aynı zamanda etkili afet yönetimi planlarının geliştirilmesine de katkıda bulunur. Çalışmada, Türkiye genelinde 1995-2023 yılları arasında meydana gelen 161 depremden elde edilen 464 istasyon kaydı kullanılmıştır. İlk aşamada, doğrusal en küçük-kareler regresyon yöntemi kullanılarak çeşitli deprem parametreleri ve mühendislik şiddetleri ile en büyük yer ivmesi (PGA) arasında korelasyonlar geliştirilmiştir. Bu parametreler en büyük yer hızı, kümülatif mutlak hız, arias şiddeti, gerçek zamanlı şiddet ve yıkıcı şiddettir. Çalışmanın kritik bir yönü de Türkiye genelinde deprem şiddeti (IEMS) ile maksimum yer ivmeleri (PGA) arasında yerel bir korelasyon oluşturmaktır. Bu korelasyon, şiddeti bilinen sekiz depremin 74 istasyon kaydı ile doğrulandı ve depremden etkilenen bölgelerde hızlıca şiddet haritası oluşturulması için temel oluşturdu. Daha sonra, 30 Ekim 2020 tarihinde meydana gelen Sisam Adası açıklarındaki depremden (Mw=6.6) etkilenen bölgenin Vs30, ivme ve şiddet haritaları oluşturulmuştur. Haritaların oluşturulabilmesi için depremin merkezüssü konumlandırılmış ve bu süreçte Yunanistan'ın deprem izleme ağı (ITSAK) ve Türkiye deprem izleme ağına (AFAD) ait toplamda 18 istasyon kullanılmıştır. Hem tek istasyon verisi hem de çok istasyon verisi kullanılarak merkezüssü konumlandırma yöntemleri uygulanmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Zemin etkilerinden bağımsız azalım ilişkisi kullanılarak hesaplanan ivme değerlerine zemin büyütme etkisi de eklenerek, depremden etkilenen bölgenin en büyük yer ivmesi haritası oluşturulmuştur. Bu çalışma, elde edilen IEMS-PGA korelasyonu ile şiddet seviyelerinin ivme sınır değerlerini belirleyerek, depremden etkilenen bölgenin şiddet haritasını oluşturma amacını taşımaktadır.
Depremselliği yüksek bölgelerde tasarlanacak betonarme binalar için gerekli perde indeksinin parametrik analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025-02-04) Maslak, Muhammed Hüseyin ; Taşkın, Beyza ; 802201233 ; Deprem Mühendisliği

Son yıkıcı depremler sonrası yapılan gözlemler, yeterli miktarda perde duvara sahip betonarme binaların deprem etkisi altında daha iyi performans sergilediğini ve kritik bir öneme sahip olduğunu göstermiştir. Bu tez kapsamında, farklı perde oranlarının depremselliği yüksek bölgelerde yeni yapılacak betonarme binaların deprem davranışı üzerindeki etkisini değerlendirmek amacıyla analitik bir inceleme yapılmıştır. Bu amaçla, kat adedi 4 ile 12 arasında değişen ve perde indeksleri %0,8 ve %2,4 arasında olan toplam 45 adet 3 boyutlu yapısal model oluşturulmuştur. Doğru karşılaştırma yapabilmek adına, aynı taşıyıcı sisteme sahip binalarda perde duvarlar ilave düzensizlik yaratmayacak şekilde kolonlara dönüştürülerek analizler için gerekli perde indeksleri elde edilmiştir. Yapısal analizler, ETABS yazılımı kullanılarak Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY,2018) ilkelerine uygun olarak, ZC, ZD ve ZE olmak üzere üç farklı zemin sınıfı dikkate alınarak yapılmıştır. TBDY 2018'de belirtilen kriterler doğrultusunda mod birleştirme analizi ile toplamda 135 adet analiz gerçekleştirilmiş ve yapıların davranışları incelenerek optimum perde indeksleri belirlenmiştir. Tez çalışması beş ana bölümden oluşmakta olup birinci bölümünde çalışmanın amacı, kapsamı ve daha önceki çalışmalara değinilmiştir. İkinci bölümde, farklı tip ve kesitlere sahip betonarme perde duvarların tanımları yapılmış, planda ve düşeyde uygun yerleşimi ve deprem etkisi altındaki davranışları irdelenmiş, perde duvarların tasarımlarının ve konstrüktif kurallarının ulusal ve uluslararası yönetmeliklerdeki kapsamı açıklanmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde parametrik analizler için oluşturulan yapıların taşıyıcı sistemlerine, zemin sınıflarına ve depremselliklerine dair bilgiler verilmiş, analiz yöntemi açıklanmış ve tercih edilen analiz programında yapıların matematiksel modellerinin oluşturulmasından analiz sonuçların elde edilmesine kadar bütün adımlar sunulmuştur. Dördüncü bölümde, gerçekleştirilen 135 analize ait sonuçlar optimum perde oranını elde edebilmek için farklı alt başlıklarla karşılaştırılarak tablo ve şekillerle sunulmuştur. Her perde indeksi için kat adedi deprem kuvveti ilişkisi zemin sınıflarına göre karşılaştırılmış, yapıların X e Y yönlerindeki modal parametreleriyle taban kesme kuvveti ve perde indeksi ilişkileri incelenmiş, yapıların çekirdek bölgelerindeki perde elemanların talep kapasite oranları farklı zemin sınıflarına göre elde edilmiştir. Beşinci bölümde, 9 farklı kat adedi, 3 farklı zemin sınıfı ve 5 farklı toplam perde indeksi için yapılan analizler sonucunda ulaşılan bulgular özetlenerek, tasarımında kullanılması gereken optimum perde miktarları yorumlanmıştır.
Design of a new laminar soil container and its numerical verification for SSI and liquefaction tests

(Graduate School, 2024-07-10) Bagheri, Omid ; Bayat, Esra Ece ; 802172204 ; Earthquake Engineering

This dissertation presents the design, development, and evaluation of an Enhanced Transparent Impermeable Laminar (ETILam) soil container for laboratory soil tests. The research addresses the challenges in replicating prototype responses under static and dynamic conditions, which are crucial for geotechnical engineering applications. By conducting a comprehensive review of existing soil test setups and various types of laminar soil containers, the study aims to enhance the design and functionality of soil containers, particularly for dynamic tests using shaking tables and centrifuges. The research begins by identifying the key aspects and essential characteristics of laboratory test setups. It emphasizes the importance of soil container boundary conditions on test performance. Different types of soil containers and their specifications are examined, concluding that laminar soil containers are the most effective for replicating prototype conditions in laboratory settings. The study then explores the limitations that need to be considered during the design of a laminar soil container, leading to the development of an initial design concept. To ensure the effectiveness of the design, potential materials for the laminar soil container were tested in the laboratory. Characteristic parameters of these materials were evaluated for use in numerical modeling. Plexiglas and Sikaflex Pro3 flexible sealant paste were selected for the container construction. The performance of the lamina frame under maximum stresses induced during dynamic loadings was verified using structural software, and the locations of lateral support points were determined. A new method was developed for preparing the required soil sample with the proper relative density. This method evaluates the relative density of the soil based on the diameter of the sieve opening and the height of raining, leading to the design of a new sand pluviation mechanism. Through numerical modeling, the effect of boundary type and expansion on the soil sample was studied. Different sinusoidal motions were applied to the model, and the proper motion was selected for numerical evaluations of the laminar soil container design. Based on a review of available containers and their movement mechanisms, various numerical models were developed and their performances compared with free-field test responses. An enhanced movement mechanism was developed to provide a response more closely resembling free-field conditions. This mechanism employs roller bearings and a flexible sealant moving mechanism between the laminas. The study also examined the effect of the lateral support system on the behavior of the laminar soil container. It was found that vertical support, in addition to lateral support, provides a better response for the laminar soil container. The expected performance of the laminar soil container during laboratory tests was studied using generated models. The soil-structure interaction performance was evaluated, and the effect of a Single Degree of Freedom (SDOF) system on soil performance was assessed. The design process, through numerical modeling, resulted in the manufacturing of the ETILam soil container. Its performance was evaluated through tests on an empty container on a shaking table and with soil samples during multiple tests. For studying the soil-structure interaction (SSI) effect, a test setup representing a pile-supported SDOF system was designed and manufactured. A series of laboratory tests were performed on this system, and some of the results were presented. The performance of the empty ETILam soil container was compared with numerical model results, revealing that the numerical results closely resemble the laboratory test results. However, the results obtained from the laboratory tests on the soil sample inside the container indicated that increasing the input motion frequency and acceleration led to discrepancies between the numerical model and laboratory results, necessitating more detailed analytical studies on the soil models in the software. In conclusion, this dissertation demonstrates the development and validation of the ETILam soil container. The study highlights the effectiveness of combining roller bearings and flexible sealant for laminar movement, the importance of proper boundary support, and the need for detailed numerical and laboratory analysis to accurately replicate real-site conditions for soil-structure interaction and liquefaction tests. The ETILam soil container represents a significant advancement in geotechnical engineering laboratory testing, providing a more accurate and reliable method for studying soil behavior under dynamic conditions.
Discrete modeling of coupled flow-deformation response of granular soil media

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

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

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

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

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

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

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

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

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

In this research experimental out-of-plane (OOP) response of the retrofitted and un-retrofitted masonry infill walls with various materials and models have been investigated. Furthermore, the experimental data have been analyzed with the Finite Element program (ATENA). In addition, the analytical out-of-plane response of the various dimension of the un-retrofitted infill walls studied under quasi-static loads. After a few studies realized that Lateral Hollow Clay Bricks (LHCB) are the most useable materials for separator inside structures and surrender of buildings in Turkey and other regions in the Middle East.
Farklı eksenel yüklere maruz standart altı betonarme kolonlarda boyuna donatı bindirmeli ek detayının deprem performansına etkisi

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

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

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

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

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

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

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

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

Gözat

Başlık ile LEE- Deprem Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri