LEE- Yapı Mühendisliği-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19495

Gözat

4 katlı bir hastane binasının üstyapısının konvansiyonel yöntemlerle ve sismik izolasyon yöntemiyle Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-07-12) Ergenç, Fatih Furkan ; Çağlayan Özdemir, Pınar ; 501201014 ; Yapı Mühendisliği

Yapısal tasarımda göz önünde bulundurulması gereken en önemli etkilerden biri deprem kuvvetleridir. Özellikle güçlü yer hareketlerinin sık ve şiddetli olduğu bölgelerde mühendisler ve akademisyenler tarafından birçok farklı yöntem ve yapısal sistem geliştirilmiş, kullanılmış ve kullanılmaya devam etmektedir. Bu yöntemlerin en güncel ve en yeni teknoloji olanlarından birisi sismik yalıtım tekniğidir. Sismik yalıtım yöntemi, son zamanlarda depreme dayanıklı yapılar tasarlamada biz mühendislerin en etkili silahlarından biri olmuştur. Bu çalışmanın amacı 4 katlı bir hastane binasının konvansiyonel yöntemlerle ve sismik yalıtım yöntemiyle analiz edilip sonuçların karşılaştırılmasıdır. Tasarımların yapılması için iki farklı hesap modeli oluşturulmuştur. Bunlardan birincisi ankastre mesnetli bina olup çalışma kapsamında "Ankastre Mesnetli Bina" olarak, ikincisi ise sismik yalıtım uygulanan bina olup çalışma kapsamında "LRB Mesnetli Bina" olarak anılmıştır. Çalışma kapsamında üstyapı elemanlarına odaklanılmış olup altyapı elemanlarının tasarımı yapılmamıştır. Sismik yalıtım tekniği diğer yöntemlere göre daha yeni ve teknolojik bir yöntem olarak düşülebilir. Bu teknik, alışılagelmiş yöntemlerden farklı olarak depreme dayanıklı yapı tasarımı için yapının deprem dayanımını arttırmak yerine yapı üzerindeki deprem kuvvetlerinden oluşacak olan talebi azaltmaya dayanan bir tasarım yaklaşımıdır. Sismik yalıtım yönteminin hedeflerinden biri de binanın hakim titreşim periyodunu arttırarak binalar için tehlikeli bir durum olan deprem hareketi periyoduyla rezonans halinde bulunma durumundan binayı uzaklaştırmaktır. Sismik yalıtım uygulamak için kullanılabilecek farklı türde cihazlar vardır. Bunlardan kurşun çekirdekli elastomer ve eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimleri en yaygın olarak kullanılan iki yalıtım cihazı türüdür. Sismik yalıtım cihazlarının 4 temel fonksiyonu vardır. Bunlar yalıtım, düşey yüklerin taşınması, sönümleme ve yeniden merkezleme olarak sıralanmaktadır. Ancak her tür yalıtım cihazı bu temel fonksiyonların tümünü yerine getiremeyebilir. Bundan dolayı bazı yalıtım cihazları başka yalıtım birimleriyle veya ilave sönümleme cihazlarıyla birlikte kullanılmayı gerektirebilir Bu çalışma kapsamında yalıtım sistemini oluşturmak üzere farklı geometrik özelliklere sahip iki farklı kurşun çekirdekli elastomer mesnet kullanılmıştır. Kurşun çekirdekli elastomer cihazları katmanlar halinde kauçuk malzeme ve çelik plakalar, bunların çevrelediği merkezde bulunan bir kurşun çekirdek ve cihaz bileşenlerinin dış ortamla temasını kesmek maksadıyla yapılan bir dış kaplama ile tüm bunları alt ve üstten bir sandviç gibi arasına alan, cihazın bina üstyapısı ve altyapısıyla bağlantısını sağlayan başlık plakalarından oluşur. Cihazın katmanlı yapıya sahip olmasının nedeni yalıtım cihazına yüksek düşey rijitlik kazandırmaktır. Kauçuk malzeme, çelik plakalarla katmanlar halinde güçlendirilmediği durumda yüksek basınç kuvvetleri altında yanlardan şişkinlik yapacak ve düşey yükler altında rijit olmayan bir davranış sergileyecektir. Kurşun çekirdekli elastomer cihazların belirleyici özelliği ise cihazın merkezinde silindirik bir kurşun çekirdek bulunmasıdır. Bu kurşun çekirdek sayesinde sönümleme özelliği kazanılır. Cihazda yeniden merkezleme görevini ise kauçuk malzeme üstlenmektedir. Kurşun çekirdekli elastomer cihazlar doğrusal olmayan mekanik özelliklere sahiptir. Cihazın mekanik özellikleri hesaplanırken ilgili deprem seviyesinde cihazda oluşan deplasman değeri sonuçları doğrudan etkilemektedir. Bu deplasman değerinin hesaplanmasında ise cihazın mekanik özellikleri doğrudan etkin rol oynamaktadır. Bunun sonucunda tasarım mühendisi, tasarımda kullanılacak olan cihazı belirlerken bir deneme-yanılma hesap sürecine girmektedir. Yalıtım cihazının ön tasarımı yapıldıktan sonra nihai tasarımını sonuçlandırmak için zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi kullanılmaktadır. Dolayısıyla ön tasarımda uygun cihazı seçmek, nihai tasarım sonucunda yalıtım cihazının uygun olmadığının anlaşılması ve hesapların baştan alınarak çokça vakit kaybedilmesini önlemek adına oldukça önemlidir. TBDY-2018'e göre sismik yalıtımlı bina tasarımında Bina Önem Katsayısı I=1 alınacaktır. Yapısal hesap modeli kurulurken yalnızca yalıtım birimlerinin doğrusal olmayan davranışa uygun olarak modellenmesi, altyapı ve üstyapı elemanlarının doğrusal elastik olarak modellenmesi mümkündür. Sismik yalıtımlı binaların tasarımında kullanılmak üzere TBDY-2018'de tanımlanan üç hesap yöntemi vardır. Bunlar Etkin Deprem Yükü Yöntemi, Mod Birleştirme Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi olarak sıralanabilir. Bu hesap yöntemlerinin uygulama koşulları mevcut olup her bina için her hesap yöntemini uygulamak mümkün olmamaktadır. Ancak Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi her durumda kullanılabilir. Çalışma kapsamında ele alınan binanın analiz ve tasarımı öncelikle konvansiyonel yöntemle yapılmıştır. Bu hesap yönteminde bina kolonları temel seviyesinden ankastre mesnetli olarak modellenmiştir. Bina taşıyıcı sistemi moment aktaran betonarme çerçevelerden oluşmaktadır. Deprem yüklerinin hesabı Mod Birleştirme Yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Hesaplarda yalnızca düşey yükler (ölü yükler ve hareketli yükler) ve deprem yükleri göz önüne alınmıştır. Binanın analizi ve betonarme elemanların tasarımı TBDY-2018 uyarınca yapılmış olup yüksek süneklik kontrollerini de içeren çeşitli kontroller yapılmış, gerekliliklerin sağlandığı hesapla doğrulanmıştır. Bunun hesaplamalar sonucunda eleman boyutları olarak 70x70 cm2 ebatlarında kare enkesitli kolonların ve 40x70 cm2 ebatlarında dikdörtgen enkesitli kirişlerin yeterli olduğu bulunmuştur. Aynı binanın tasarımı daha sonra sismik yalıtım yöntemiyle de yapılmıştır. Ancak sismik yalıtım yöntemiyle hesapta farklı olarak 80 cm kalınlığa sahip bir izolasyon döşemesi ilave edilmiş ve kolonların altındaki ankastre mesnetler yerine yalıtım cihazlarını temsil etmek üzere doğrusal olmayan özelliklere sahip "link" elemanlar modellenmiştir. Ayrıca izolasyon döşemesinin altında da 150x150 cm2 ebatlarında ters kaideler modele eklenmiştir. Hesap modelinde yalıtım birimlerini temsil eden "link" elemanlar haricindeki tüm elemanlar doğrusal olarak modellenmiştir. Sistemin analizinde diğer yöntemde olduğu gibi Mod Birleştirme Yöntemi kullanılmıştır. 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. Bu iki durum karşılaştırıldığında yalıtım sistemi rijitliklerinin, dolayısıyla bina hakim titreşim periyotlarının önemli ölçüde farklılık gösterdiği görülmektedir. Yalıtım birimlerinin tasarımında kullanılan malzeme özellikleri ve cihaz geometrik özellikleri, kullanılan katalogdan elde edilmiş olup bazı değerlerin TBDY-2018'de verilen değerlerden farklı olduğu göze çarpmıştır. Yapıların modal analizi sonucunda elde edilen periyotlar kıyaslandığında, ankastre mesnetli bina periyotlarının X ve Y yönleri için sırasıyla 0.872 s ve 0.987 s olduğu, LRB mesnetli bina periyotlarının DD-2 depreminde yalıtım birimi parametrelerinin üst sınır değerleri için 1.348 s ve 1.395 s olduğu, ve yine LRB mesnetli bina periyotlarının DD-1 depreminde yalıtım birimi parametrelerinin alt sınır değerleri için 2.987 s ve 3.004 s olduğu görülmektedir. Tasarım sonuçları kıyaslandığında, LRB mesnetli bina tasarımında üstyapı elemanlarının boyutlarının küçültülemediği, hatta kolon boyuna donatılarının arttırılması gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Taşıyıcı sistem davranış katsayısının (R) göz önüne alınmasıyla elde edilen tasarım kuvvetleri altında, LRB mesnetli binada elde edilen taban kesme kuvvetleri ve üstyapı elemanlarının iç kuvvetlerinde azalma olmadığı, aksine ankastre mesnetli binaya kıyasla daha büyük değerler okunduğu görülmüştür. Ancak göreli kat ötelenmelerinin kontrolü TBDY-2018'de anlatıldığı gibi taşıyıcı sistem davranış katsayısı göz önüne alınmadan, yani R=1 ve I=1 kabul edilerek yapılmıştır. Bu doğrultuda elde edilen veriler, LRB mesnetli binadaki göreli kat ötelenmelerinin ve kat ivmelerinin ankastre mesnetli binaya kıyasla çok daha düşük olduğunu ortaya koymaktadır. Elde edilen bu bulgulara göre sismik yalıtım yönteminin kat ivmeleri ve göreli kat ötelenmelerini epeyce azalttığı, binanın kullanım konforunu oldukça olumlu yönde etkilediği, ancak üstyapı elemanlarının boyutlarında bir tasarruf yapmayı mümkün kılmadığı sonucuna varılmaktadır. Bu bağlamda bina kullanımındaki hassasiyetin önemli görüldüğü yüksek ehemmiyetli yapılarda sismik yalıtım yönteminin uygulanması isabetli bulunmuştur. Ayrıca TBDY-2018'e göre iki farklı yöntemle tasarım yapılırken aynı bina için tanımlanan bina performans hedeflerinin farklı tasarım yöntemleri için farklılık gösterdiği (Kesintisiz Kullanım ve Kontrollü Hasar) ve bu iki tasarımda bina kullanım amacının değişmediği de bulgular arasındadır. Yapılan çalışma kapsamında elde edilen sonuçlar değerlendirilirken, bu sonuçların çalışmada ele alınan bina özelinde elde edildiği, farklı özellikteki binalar için daha farklı sonuçlara ulaşılabileceği ihtimali unutulmamalıdır.
Atmosferik depolama tanklarında güncel hasarlarla ampirik ve analitik kırılganlık analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-08) Bezir, Fırat ; Sarı, Ali ; 501171048 ; Yapı Mühendisliği

Silindirik atmosferik depolama tankları temelde ülkelerin enerji ihtiyaçlarının karşılanmasında kullanılan petrol ve türevleri ile sıvılaştırılmış doğal gaz gibi ürünlerin depolanmasında faydalanılan yapısal elemanlardır. Bu tanklar su, şarap ya da katı atıkların da depolanmasında kullanılmıştır ve halen kullanıldığı tesisler mevcuttur. Depoladığı üründen bağımsız olarak, depolama tanklarının gerek geometrisinden kaynaklı hasar almasının mümkün olması, gerek ülkeler genelinde tank tesislerinin konumlandırıldığı alanların sismik etkilere daha açık bulunmaları, gerekse tanklar içerisindeki sıvı malzemenin olası salınımlarda sahip olduğu salınım etkilerinin tanklarda hasara sebep olacak şekilde etkili olması durumları, depolama tanklarını kırılgan yapmakta ya da hasar görebilmeye açık hale getirmektedir. Bu çalışma kapsamında "kırılganlık" ya da "hasar görebilme" terimleri sadece sismik etkilerden direkt etkilenen ya da sismik etkilere bağlı ikincil etkilerden kaynaklanan hasarı temsil etmek için kullanılacaktır. Literatürde ve pratik kullanımlarda farklı depolama birimleri bulunmaktadır. Bu araştırmada, sadece atmosferik silindirik çelik depolama tankları üzerinde çalışılmıştır. Çalışma genelinde, ilgilenilen bu tanklar depolama tankı ya da atmosferik depolama tankı ifadeleriyle nitelendirileceklerdir. Bu çalışmada izlenen yol kısaca ifade edilecek olursa, çalışmanın ilk aşamasını mevcut akademik yayın çalışmalarından, sismik aktiviteler sonucu hazırlanan raporlardan, araştırma tezlerinden ve akademik açıdan kabul edilebilecek diğer kanallardan elde edilen depolama tankı hasar veri tabanının derlenmesi işi oluşturmuştur. Gözleme dayalı hasar kayıtları çalışmalarının tarihçesi 1970'lere dayanmakla birlikte, yakın tarihimize kadar depolama tanklarındaki hasarlarla ilgili çalışmalar mevcuttur. Yazar, ilgili çalışmalarda işlenmiş gerçek deprem olayları sonucu hasar gören tankları, tankların geometrileri, tank lokasyon bilgileri, tankın içerdiği sıvı niteliği, tank konfigürasyonu ve özelliği ve çalışmanın ileriki bölümlerinden görüleceği üzere, sismik hesap sonuçları ve diğer değişkenleri içerecek şekilde derlemeyi başarmıştır. Bu şekilde toplanan toplam tank sayısı 4509'dur. Bu çalışma sonucu tank hasarlarına ait bir hasar matrisi oluşturulmuştur. Tanklar bu matriste sahip oldukları hasarlara göre belirli hasar sınıflarına atanmıştır. Tank hasar belirleme ve hasar sınıfı tayini mevcut literatürde ve tank tasarımı ile ilgili uluslararası kodlarda günümüze kadar gelişip değişerek işlenmiştir. Bu hasar sınıfları arasında ciddi farklar olmasa da farklı hasar sınıfı tanımlamaları mevcuttur. Bu araştırmada, yazar tank hasar sınıfını da yaptığı kapsamlı veri toparlama işlemleri neticesinde, sektör uzmanlarının da görüşleri üzere güncelleyerek çalışmaya dahil etmiştir. Ardından, gözleme dayalı bu hasar veri setinde, hasara sebep olan sismik olayların temel karakteristikleri kullanılarak, hasar ve hasarın sebebi arasındaki istatistiksel ilişki mevcut istatistiksel bakış açıları ile yorumlanıp, tank hasar matrisindeki hasar sınıfları için sismik kırılganlık eğrileri elde edilmiştir. Bu noktada kısaca vurgulanmak gerekirse, literatürde kırılganlık analizi gerçekleştirmek için birden fazla istatistiksel metot bulunmakla birlikte, bu çalışma kapsamında hasarın doğası ile uyumlu olacağı ispat edilmiş yöntemler seçilmiştir. Sismik aktiviteler sonucu tankların performansı söz konusu hasarın varlığı veya yokluğu şeklinde ikili değişkenle tanımlanabileceği için, istatistikte ikili (binary) dağılımlar için olasılık hesaplarında işlevselliği ispatlanmış olan lojistik regresyon yöntemi seçilmiştir. Bununla birlikte, bu yöntemde parametre tahmini için kullanılan fonksiyonlardan logit ve probit modeller ile maksimum olabilirlik yöntemi seçilerek, lojistik regresyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu noktada dikkat edilmesi gereken konu; hasarın çıkış nedeni olan depremlerin ve tanklara ait karakteristiklerin her tank ya da tank grubu için birbirinden bağımsız olmasıdır. Bu nedenle, elde edilen hasar sınıflandırma matrisi her hasar sınıfı için yakın ya da ortak dağılımı vermekten uzaktır. Bu da hasar matrisinin ve sadece gözleme dayalı verilerin kullanılarak elde edilen kırılganlık eğrilerinin güvenilirliği sorusunu göz önüne getirmektedir. Ayrıca farklı durumlarda, özel ihtiyaçlara göre risk hesaplamalarının gerekli olduğu durumlarda, çok genel sonuçlar ifade edecek gözlemsel sonuçların vereceği kanı sorgulanmalıdır. Bu noktada, akademik ve mühendislik perspektifi mevcut veri boşluğuna rasyonel müdahalelerle elde edilen kırılganlık eğrilerinin iyileştirilmesini gerekli kılmaktadır. Bilimsel bilginin temel ilkelerinden biri olan faydalılık prensibi gereğince, mevcut hasar veri tabanını iyileştirmeye yönelik sonlu eleman analizleri ile gerçek tank geometrisi ve özelliklerini kullanarak, tanklarda sismik etkilerin sonuçları gözlemlenmiştir. Tankların maruz bırakıldıkları sismik yer hareketleri sonucu, sahip oldukları hasarlara göre her tank ilgili hasar sınıfına yerleştirilerek mevcut hasar veri tabanı hem nitelik hem de nicelik olarak iyileştirilmiştir. Sonlu eleman modelleri ile kırılganlık analizlerinin gerçekleştirildiği hasar veri tabanında toplamda 396 adet hasar bilgisi bulunmaktadır. Çalışmanın bu bölümünde, 11 adet yer hareketi ile gerçekleştirilen 396 adet analiz sonucu kırılganlık eğrileri 8 farklı deprem şiddet ölçüm birimi için gerçekleştirilmiştir. Çalışmada 3 farklı geometride, 2 farklı doluluk oranında, 2 farklı çatı konfigürasyonunda ve 3 farklı tank kabuk kalınlığı dağılımında modellenen tanklar, yapı sıvı etkileşimi göz önünde tutularak, zaman serisi analizleri sonucu hasar bilgileri kaydedilmiştir. Numerik çalışmaların sunduğu model bilgileri ile literatürde güvenilirliği kanıtlanmış ampirik formülasyonlar kullanılarak depolama tankları için periyot hesapları gerçekleştirilmiştir. Bunun nedeni, maksimum yer ivmesi ve maksimum yer hızına (PGA, PGV) ek olarak diğer sismik ölçüm birimlerinin kırılganlık analizinde ortaya çıkaracağı sonuçlara yanıt aramaktır. Böylece, aşağıda izah edileceği üzere deprem kayıtlarından elde edilebilecek PGA ve PGV parametrelerine ek olarak, 6 adet sismik şiddet parametresi elde edilmiştir. Çalışmanın bu konusu kapsamlı şekilde, binlerce veri analizi sonucu elde edilmiştir. Bu çalışmada sadece elde edilen sonuçlar ve analiz prosedürleri ifade edilmiştir. Çalışmada enerji hesapları, 24 farklı periyot değerinin 3 farklı deprem bileşenine sahip 11 adet deprem kaydı için milyonlarca deprem verisinin yazılımsal araçlarla işlenmesi sonucu, enerji talep spektrumları olarak elde edilmiştir. Bu sismik parametrelerin PGA ile aralarındaki korelasyon, lineer regresyon analizleri ile elde edilmiştir. Buna ek olarak, bu çalışmada ilgilenilen bir diğer temel konu ise, yapılan kırılganlık analizlerinde kullanılan sismik şiddet ölçüm değişkeninin faklı türdeki hasarların tespitindeki başarısını test etmektir. Tank geometrilerine bağlı olarak, farklı konfigürasyonlar farklı salınım periyotlarına neden olmaktadır. Tankların geniş çaplı olması içereceği sıvının sahip olacağı salınım periyodunun artmasına neden olduğu için, kullanılan sismik şiddet ölçüsünün bu noktada sınanması gerektiği düşünülmüştür. Bu amaçla, yapı analizlerinde ve söz konusu depolama tanklarında sismik yoğunluğu ifade etmek için daha fazla kullanılan "maksimum yer ivmesi" birimine ek olarak, maksimum yer hızı, spektral ivme, spektral hız, spektral deplasman, ortalama spektral ivme, deprem giriş enerjisine eşdeğer ivme ve sönümlenmiş deprem enerjisine eşdeğer ivme değişkenleri de kullanılarak, kırılganlık eğrileri 8 farklı sismik şiddet ölçüm birimi için elde edilmiştir. Yapılan analizler sonucu spektral hız, spektral deplasman ve sönümlenmiş deprem enerjisine eşdeğer ivme parametrelerinin kırılganlık analizinde farklı hasar durumlarının tespit etmek için kullanılabileceği gözlemlenmiştir. Bu kapsamdan bakıldığında yapılan çalışmanın ilgili konuda mevcut çalışmaların bulgularına yenilik eklediği görülmektedir. Lde edilen bu bulgularla gelecek yıllarda yapılacak çalışmalara bu noktada kaynak olacağı umulmaktadır. Yapılan kırılganlık analizlerinde, literatürde kullanılmış farklı istatistik metotlardan faydalanılmıştır. Kırılganlık analizinde işleme giren ana değişkenler sismik şiddet ölçüm birimi ile hasar durumuna ait verilerdir. Fakat unutulmamalıdır ki, işlemden sonuç üreten fonksiyonun kendisi de bir değişken olarak hasar görebilme olasılığına etki etmektedir. Bu noktada, farklı istatistiksel prosedürlerin de hasar olasılıklarına etkisi ispat edilmiştir. Gerek söz konusu alanda gerekse yapı ve deprem mühendisliği noktasında yapılan analizlerde farklı istatistiksel prosedürlerin verdiği sonuçların farklı olacağı göz önüne alınmalıdır. Görüleceği üzere, bu yüksek lisans çalışmasında gözlemsel verilerin elde edilmesi, hasar sınıflarının güncellenerek yeniden tanımlanması, hasar verilerinin yorumlanarak hasar sınıflarına atanması, istatistiksel prosedürlerin kırılganlık analizinde irdelenmesi, gözlemsel veriler için kırılganlık eğrilerinin elde edilmesi, numerik modelleme sonucu elde edilen hasar verilerinin yorumlanması, sıvı salınımı ve tank duvar periyotları hesapları ile sismik şiddet ölçüm parametrelerinin elde edilmesi için spektral analizlerin gerçekleştirilmesi ve analitik verilerle farklı sismik değişkenler için kırılganlık eğrilerinin tekrar elde edilmesi ve elde edilen iki farklı yaklaşımın birbiri ile kıyaslanması olarak özetlenebilecek çok sayıda temel konu ele alınmıştır. Çalışmanın bu anlamdaki kapsamlılığı ve kendi içindeki birliği gerek akademik çalışmalar için yararlanmak isteyen okuyuculara, gerekse pratik mühendislik alanında tasarıma, uygulamaya veya kontrole dayalı işlemlerde tez içeriğinin güvenilir bir kaynak olarak kullanıcıya hitap etmesini mümkün kılmıştır.
Atık çelik tel içeren çimento bulamacı emdirilmiş lifli betonların mekanik özellikleri

( 2021-11-23) Çelikcan, Pınar ; Şengül, Özkan ; 501181039 ; Yapı Mühendisliği Bilim Dalı

Beton; heterojen yapılı, bünyesinde boşluklar ve mikro çatlaklar bulunduran yarı gevrek bir malzemedir. Geleneksel yalın betonun enerji yutma kapasitesi düşük olduğundan, betonda dış yükler altında ani kırılma gözlenir. Gevrek kırılmanın önüne geçmek ve malzemeye daha sünek bir yapı kazandırmak adına çeşitli güçlendirme teknikleri kullanılmaktadır. Bunlardan biri olan çelik lif ile güçlendirme ise son yıllarda araştırma alanı genişleyen bir tekniktir. Çimento bulamacı emdirilmiş lifli beton (SIFCON) olarak adlandırılan bu kompozit malzeme geleneksel betona göre gelişmiş performans göstermektedir. Günümüzde, doğal kaynakların hızla tükenmesi, malzeme üretimi esnasında atmosfere salınan CO2 miktarının üretimin sürekliliğiyle devamlı olarak artması ve üretimler sırasında ihtiyaç duyulan enerjinin çokluğu gibi temel konu başlıklarından yola çıkılarak inşaat sektöründe de sürdürülebilirlik fikri önem kazanmaya başlamıştır. Bu sebeple, yürütülen çalışmadaki SIFCON üretimlerinde, ömrünü tamamlamış atık lastiklerden elde edilen iki çeşit hurda çelik tel kullanılmıştır. Bu çalışmanın temel amacı, atık çelik tel takviyeli SIFCON'un basınç, yarmada çekme ve eğilme dayanımlarına ek olarak; kırılma enerjisi ve tokluk gibi mekanik özelliklerinin çelik tel içeriğiyle değişiminin incelenmesidir. Deneysel çalışmada çimento hamuru bileşenleri sabit tutularak; %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarında atık çelik tel içeren karışımlar üretilmiştir. Bu üretimlere ek olarak karşılaştırma yapılabilmesi adına, tel takviyesiz şahit numuneler de üretilmiştir. Her bir karışımdan 3'er örnek olmak üzere 18 adet, iki farklı tel çeşidi için ise toplamda 36 adet prizma numune üretilmiştir. Geri dönüşüm tesislerden temin edilen atık çelik tel gruplarının içindeki veya yüzeyindeki lastik ve elyaf gibi istenmeyen malzemeler temizlenmiş, sürekli olarak kullanılacak teller kalıplara uygun şekilde kesilerek hazırlanmıştır. Ardından teller kalıplara mümkün olduğunca homojen olacak şekilde el ile yerleştirilmiş ve çelik teller arasına üretilen hamur emdirilmiştir. Kür uygulaması ile dayanım kazanılması ardından prizma numuneler çentiklenmiştir. Çalışmanın sonucunda, yarmada çekme dayanımı, eğilme dayanımı, tokluk ve kırılma enerjisi gibi mekanik özelliklerin tel takviyesiyle önemli oranda iyileştiği ve artan tel içeriği ile bu değerlerin de arttığı gözlemlenmiştir. Malzemenin yük-sehim eğrisinin pik sonrası davranışı iyileşmiş, bu noktadan sonra eğriler daha az dik hale gelmiş yani malzeme sünek yapı kazanmıştır. Ek olarak, atık çelik tel kullanımı ile basınç dayanımı değerlerinde önemli farklılıklar gözlenmemiştir. Özetle, farklı lif tiplerinin SIFCON'un mekanik özelliklerinin iyileşmesinde önemli bir katkısı olduğu, bu katkının artan tel içeriği ile arttığı ve bu iyileşme miktarlarının takviye olarak kullanılan telin karakteristik özellikleri ile değiştiği de gözlemlenmiştir. Bu çalışmadaki, takviye olarak yüksek fiyatlı ticari teller yerine atık çelik teller kullanılarak sürdürülebilir bir yaklaşımla yapılan SIFCON üretimlerinin mekanik özelliklerinde önemli oranlarda iyileşme olduğunu doğrulamaktadır.
Ayarlı sıvı sönümleyicilerin betonarme binaların deprem performansına etkisinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-24) Dağ, Birkan ; Gençoğlu, Mustafa ; Börekçi, Muzaffer ; 501191017 ; Yapı Mühendisliği

Tez No İndirme Tez Künye Durumu 736969 Pdf dosyası Ayarlı sıvı sönümleyicilerin betonarme binaların deprem performansına etkisinin incelenmesi / Investigation of the effect of tuned liquid dampers on earthquake performance of reinforced concrete buildings Yazar:BİRKAN DAĞ Danışman: PROF. DR. MUSTAFA GENÇOĞLU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MUZAFFER BÖREKÇİ Yer Bilgisi: İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı Konu:İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering Dizin:Betonarme binalar = Reinforced concrete buildings ; Damper = Damper ; Deprem = Earthquake ; Yapısal denetim = Structural control Onaylandı Yüksek Lisans Türkçe 2022 147 s. Depremler can ve mal kayıplarına neden olan önemli afetler olarak bilinmektedir. Ülkemiz de depremselliği yüksek bir bölgede olması nedeniyle bu afeti en çok yaşayan ve zararlarına en çok maruz kalan ülkeler arasındadır. Bu nedenle ülkemizdeki yapıların depreme dayanıklı olacak şekilde tasarlanması oldukça önemlidir. Sürekli kendini yenileyen ve geliştiren deprem yönetmeliklerinin ortaya çıkması da bu gayretin neticesindedir. Yapılan incelemeler ülkemizde uygun mühendislik hizmeti almayan ve hem kötü işçilikle hem de kötü malzeme kullanılarak inşaa edilmiş bir çok yapı stoku olduğunu göstermektedir. Ayrıca, bu olumsuz durumlar olmasa bile çeşitli depremlerle hasar gören bina stoku da az sayıda değildir. Tıpkı diğer tüm ülkeler gibi ülkemizde de bu tarz eksik veya kusurlu yapıların yıkılıp yeniden yapılması ekonomik nedenlerden dolayı her zaman mümkün olamamaktadır. Bu sebeple eğer ekonomik olarak uygun ise mevcut yapıların deprem güvenilirliğinin belirlenerek güçlendirilmesi ve hasar gören yapıların deprem sonrası onarımının yapılarak depreme dayanıklı hale getirilmesi önemli bir husustur. Araştırmacılar tarafından sürekli olarak, mevcut binalar için yeni güçlendirme yolları ve mecvut veya yeniden yapılacak binalar için de depremin yıkıcı etkisini kontrol altına alabilecek kontrol sistemleri aranmaktadır. Literatürde birçok kontrol sistemi bulunmasına karşın, son yıllarda sıklıkla araştırılmaya başlanan "Ayarlı Sıvı Sönümleyiciler", maliyeti ucuz ve uygulaması pratik bir sistemdir. Bu tezde, Ayarlı Sıvı Sönümleyicilerin mevcut bir betonarme binanın deprem sırasındaki davranışına ve deprem sonrası durumuna etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Buna göre, Türkiye'de bulunan bina stoğunun bir kısmını temsil edebileceği düşünülen 10 katlı betonarme çerçeveli hipotetik bir binaya, uygun "Ayarlı Sıvı Sönümleyici" yerleştirilmesi durumunda, binanın deprem sırasındaki davranışı elde edilerek deprem performansı belirlenmiş ve ayrıca deprem sonrası durumu elde edilerek güçlendirme ve onarım çalışmalarına katkısı araştırılmıştır. Yeni yapılacak yapıların depreme dayanıklı olarak tasarlanmasında ve mevcut yapıların deprem güvenilirliklerinin belirlenmesinde doğrusal olan kuvvet esaslı yöntemler ile hem doğrusal hem de doğrusal olmayan yerdeğiştirme esaslı yöntemler kullanılabilmektedir. Bir deprem sırasında, yapılarda oluşan hasarların büyük yerdeğiştirmelerden kaynaklandığı bilinmektedir. Dolayısıyla, olası bir deprem nedeniyle taşıyıcı sistem elemanlarında oluşabilecek hasarların elde edilmesinde yerdeğiştirmeye dayalı doğrusal olmayan yöntemler kullanmak, gerçek davranışa daha yakın sonuçlar elde edilmesini sağlayacaktır. Doğrusal olayan şekildeğiştirmelerin elde edilmesinde hem statik hem de dinamik yöntemler kullanılabilirken, dinamik bir yöntem olan Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Analiz (ZTADOA), gerçeğe en yakın sonuçlar verebilecek bir yöntemdir.
Betonarme binalarda zemin kat yüksekliğinin farklı olması durumunda dolgu duvarların etkisinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-25) Ateş, Özge ; Özkul Aksu, Tülay ; 501181037 ; Yapı Mühendisliği

Ülkemizin deprem bölgesinde yer alması, yapıların tasarımı ve buna bağlı olarak yapımının gerçekleştirilmesi sırasında deprem yüklerinin yapı üzerindeki etkilerinin dikkate alınmasını gerektirmektedir. Burada talep edilen herhangi bir deprem anındaki hasar ve kayıpları en aza indirmektir. Bu nedenle oluşacak büyük hasarların önüne geçilebilmesi için yapıların doğru ve uygun şekilde tasarlanması ve yapının olabildiğince gerçeğe yakın modellenmesi gereklidir. Depreme dayanıklı yapı tasarımında taşıyıcı sistemin herhangi bir düzensizliğine sahip olması istenmez. Genellikle bireysel kullanımlardan kaynaklanan mimari nedenlerle veya zemin katlarının market, otopark, depo, işyeri gibi ticari kullanımlardan dolayı zemin kat, normal katlardan daha yüksek imal edilmekte ve mevcut duvarlar kaldırılmaktadır. Zemin katta dolgu duvarların bazılarının veya tümünün kaldırılması kat rijitliğini azaltmakta ve zemin katta rijitlik düzensizliğine, başka bir deyişle yumuşak kat düzensizliğine sebep olmaktadır. Ayrıca duvarların asimetrik yerleştirilmesi halinde kütle merkezi ile rijitlik merkezinin birbirinden uzaklaşması öngörülemeyen burulma düzensizliğine yol açabilmektedir. Zemin katın yüksekliğinin arttırılması da yapıda zayıf kat düzensizliğine sebep olabilmektedir. Tüm bu istenmeyen durumlar yönetmelikler ile sınırlandırılmış ve bu olumsuz etkilerin ortadan kaldırılması mümkün kılınmıştır. Dolgu duvarlar genellikle taşıyıcı elemanlar olarak düşünülmemekte ve yapıya sadece kirişlerin üzerinde yayılı yük olarak hesaplara dahil edilmektedir. Taşıyıcı çerçeve sisteminde kolon ve kiriş arası boşlukları dolduran dolgu duvarlar yatay yük etkisi altında oldukça önemli rol oynamaktadır. Betonarme yapıların tasarım süreçlerinde her ne kadar dolgu duvarların etkileri göz ardı edilse de yapılan çalışmalar dolgu duvarların yapı davranışına etkileri olduğunu açıkça ortaya koymuş ve bu etkiler ihmal edildiği takdirde yapıda öngörülemeyen hasarlar meydana getirebileceği belirtilmiştir. Dolgu duvarların etkisinin dikkate alınmadığı durumlarda analiz sonuçlarının gerçek değerleri temsil etmediği yapılan deneysel çalışmalar sonucunda görülmüştür. Ayrıca tasarımı yapılan yapının gerçekçi modellenebilmesi için hesap analizlerinin dolgu duvarların taşıyıcı sistem üzerindeki etkisini göz önüne alacak şekilde yapılması gereklidir. Böylece dolgu duvar-çerçeve etkileşimi önem kazanmakta ve söz konusu etkileşimin uygun modellenmesi gündeme gelmektedir. Deprem bölgesinde yer alan ülkemizde, yapıların tasarım ve projelendirme süreçlerinde dolgu duvarların etkisinin yeteri kadar dikkate alınıp alınmadığı sık sık tartışılmaktadır. Dolgu duvarların modelleme yöntemleri ve gerçeğe en uygun yöntemin araştırılması günümüze kadar birçok çalışmaya konu olmuştur. Ve bu konu ile ilgili yapılan çalışmalar gün geçtikçe artmaktadır. Dolgu duvarların, yapının yatay ve düşey yükler altında davranışına, rijitlik, taşıma kapasitesi, periyot ve enerji tüketme kapasitesi gibi önemli ve olumlu katkıları vardır. Yapı davranışında meydana getirdiği en önemli değişim dolgu duvarların yatay rijitliğinin ön plana çıkarak yapının serbest titreşim periyodunun azalması yönünde olmaktadır. Dolgu duvarlar, malzeme mekanik özelliklerinin çok değişken olması yanında birçok parametreye göre farklılık göstermesi, imalat koşullarına ve temas yüzeylerine bağlılığı, modele yansıtılmasının kolay olmaması ve taşıyıcı olmamasından dolayı yapılan modellemelerde dikkate alınmamaktadır. Hesaplamalarda ise daha önce yapılan çalışmalar sonucu oluşturulan ampirik formüller kullanılmaktadır. Dolgu duvar davranışını tanımlarken bir diğer önemli özellik ise içerisinde boşluk olması durumudur. Daha önce yapılan çalışmalar mevcut boşluğun büyüklüğü ve bu boşluğun duvar içerisindeki konumuna göre dolgu duvarın yapıya olan etkilerinin değiştiğini göstermiştir. Ayrıca bant pencerelerin varlığı ya da farklı sebeplerle dolgu duvarların kolon boyunca süreklilik göstermediği ve kat yüksekliği boyunca devam ettirilmediği durumlarda kısa kolon etkisinin oluştuğu bilinmektedir. Bu gibi durumlarda kolon etkili boyu azalarak ve kolonun alt ucunda oluşması planlanan plastik kesit, gerçekte yarım duvarın bitim bölgesinde ortaya çıkarak kolonlarda oluşacak kesme kuvvetlerinde tasarımdan farklı artış meydana gelir. Literatüre bakıldığında tüm bu parametreleri doğru modelleyebilmek adına çok çeşitli ampirik formüller geliştirilmiştir. Bu çalışmada Türkiye'de sıklıkla görülen zemin kat yüksekliğinin diğer katlara göre daha yüksek imal edilmesinin ve bunun yanı sıra zemin katta dolgu duvar yerleşiminin azaltılmasının betonarme yapılar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY-2018)'e ve diğer standartlara uygun olarak ön boyutlandırılması ve tasarımı yapılan A binası, zemin kat yüksekliği değiştirilerek B ve C binaları oluşturulmuş, binaların İstanbul ile Sarıyer ilçesinde yer aldığı kabul edilmiştir. Yapılan seçimlerde eşdeğer deprem yükü yönteminin uygulama sınırları dikkate alınmış olup, zayıf kat düzensizliği durumu dışında düzensizlik durumu mevcut değildir. Modelleme için, mesafeleri 5 m olacak şekilde 6x6 açıklığa, toplam 900 m2 taban alanına sahip ve (X)-(Y) doğrultusunda simetrik betonarme bina planı seçilmiştir. Zemin kat ve 7 normal kattan oluşan konut türü binalarda normal kat yükseklikleri tüm modellerde 3 m, zemin kat yüksekliği A binasında 3 m, B binasında 4 m, C binasında 5 m alınmıştır. Dolgu duvar yerleşimi ise tüm modellerde normal katlarda her kiriş altında, zemin katta (X) ve (Y) doğrultularında sadece orta aksta olacak şekilde seçilmiştir. Zemin kat yükseklik değişiminin ve dolgu duvar modellemesinin yapılmasının etkilerinin araştırılması için taşıyıcı sistem boyutları tüm modellerde sabit tutulmuştur. SAP2000 programında üç boyutlu olarak oluşturulan 3 model, literatürde yer alan çok sayıda dolgu duvar modellemelerinden tekli eşdeğer basınç çubuğu yöntemi ile dolgu duvar modellemesi yapılarak tekrarlanmış, toplamda 6 model oluşturulmuştur. Boşluklu fabrika tuğla malzemesinin kullanıldığı duvarların modellemesi için TBDY-2018'de yer alan temsili basınç çubuk genişlik ve eşdeğer basınç çubuğu katsayısı denklemleri kullanılmış, duvar elastisite modülü olarak yine yönetmelikten ilgili değer alınmıştır. Dolgu duvarların boşluk içermediği kabul edilmiştir. İki ucu mafsallı olarak modellenen eşdeğer sanal basınç çubukları sadece basınç kuvvetine maruz kalabileceği için bu temsili çubukların çekme limitleri sıfırlanmıştır. Oluşturulan modeller TBDY-2018'de yer alan doğrusal hesap yöntemlerinden eşdeğer deprem yükü yöntemi kullanılarak 6 model de analiz edilmiş, analiz sonuçlarına göre yapıların deprem davranışlarındaki değişiklikler yorumlanmıştır. Analizler sonucunda zemin kat yüksekliğinin artması ile bina ağırlıklarında, periyotlarda, kat yatay deplasmanlarda, göreli kat ötelemelerinde, salınım, zemin kat kolon ve kiriş iç kuvvetleri değerlerinde artış, kat rijitliklerinde azalma gözlemlenmiştir. Değişiklik sonucu gözlemlenen kat rijitlik değerinin azalması ve buna bağlı kat ötelenmesinin artması durumu dolgu duvarsız binalarda dolgu duvarlı binalara göre daha fazla ön plana çıkmaktadır. Dolgu duvar modellemesinin yapılması ile periyotlarda, kat yatay deplasmanlarda, göreli kat ötelemelerinde, salınım, burulma katsayısı, zemin kat kolon ve kiriş iç kuvvetleri değerlerinde azalma, kat rijitlik değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Dolgu duvarların içerisinde bulunduğu betonarme çerçeveyi ve dolayısıyla betonarme yapıyı rijitleştirmesi sonucu, bulunan periyot değerlerinin ve yatay deplasmanların azalması beklenen bir sonuçtur. Ayrıca dolgu duvar yerleşimi ve modellemesinin burulma üzerinde etkili olduğu tespit edilmiştir.
Betonarme önüretim kiriş kolon bağlantısı için önerilen sigorta tipi mekanik manşonun özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Karakuş, Kubilay ; Yüksel, Ercan ; 724486 ; Yapı Mühendisliği Bilim Dalı

Prefabrikasyon, üretim kalitesinin yüksek olması, daha hızlı inşaat süreci ve daha düşük inşaat maliyetleri gibi temel faktörler açısından yerinde dökme sistemlere göre çoğu alanda üstünlük sağlamaya başlamıştır. Prefabrike yapılara olan ilgi gelişen teknoloji ve yeni otomasyon sistemleriyle her geçen gün daha da artmıştır. Deprem kayıtları incelendiğinde, prekast yapı elemanları arasında en hassas bölge olan kolon kiriş birleşim bağlantılarının yetersiz sismik performans gösterdiği gözlenmiştir. Bu sebeple prekast yapılarda kiriş kolon birleşim bölgelerinin tasarımına ve yapımına gösterilen ilgi yoğunlaşmıştır. Zaman içerisinde deprem sırasında daha iyi sonuç veren birleşim bölgesi tasarımları akademik araştırma konuları arasına girmiştir. Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada literatür araştırmaları kapsamında üzerinde yoğunca çalışılan prekast yapıların kiriş-kolon birleşim bölgeleri için yeni bir tasarım olan Sigorta Tipi Mekanik Manşon (STMM) bağlantı detayı önerilmiştir. Bağlantı detayının ana felsefesi, oluşan kesme kuvvetinin kirişin doğal ekseninde bulunan mafsal üzerinde yoğunlaştığı STMM'lere etki eden zıt yönlerde iki eksenel kuvvete moment etkilerini ayrıştırmayı amaçlamıştır. Kiriş kolon bağlantı bölgelerine STMM'ler monte edilerek bir takım ön deneyler gerçekleştirilmiştir. YDMLab'da gerçekleştirilen ön deneyler ışığında STMM'lerin ilk tasarımının burkulma mukavemeti ve deformasyon açısından yetersiz olduğu görülmüştür. STMM'ler burkulmadan yaklaşık olarak 20 mm'lik yerdeğiştirme kabiliyetine çıkabilmiştir. Bu nedenle STMM tasarımının iyileştirilmesi gerekli hale gelmiştir. Gerçekleştirilen basınç, çekme ve çevrimsel deneyler kapsamında STMM'lerin tasarımlarının iyileştirilmesi, burkulma davranışlarının geliştirilmesi gösterilmiştir. Monotonik ve döngüsel deneyler yapılarak, gerekli değerlendirmeler yapılmış, nihai STMM tasarımı belirlenmiştir. Yüksek lisans tezi kapsamında STMM'lerin aşamalı olarak gelişimi ve iyileştirilmesi sunulmuştur. Tez üç ana bölümden oluşmaktadır. İlk bölüm olan giriş kısmında konuyla ilgili genel bilgiler verilip altbaşlıklarına geçilmiştir.
Betonarme perdelerin plastik mafsal boyunu etkileyen değişkenlerin sonlu elemanlar ile incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-13) Çınar, Tolga ; Darılmaz, Kutlu ; 501191061 ; Yapı Mühendisliği

Betonarme perdeler deprem ve rüzgar gibi yatay yüklerin karşılanmasında etkili olarak kullanılırlar. Perdelerden beklenen performansın sağlanabilmesi için analiz ve tasarımlarının doğru yapılması gereklidir. Perdelerin elastik ötesi davranışını belirlemek amacıyla çok farklı analiz yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemler arasında basitliği ve zaman tasarrufu sağlaması sebebiyle yığılı plastik davranış modeli yaygın olarak kullanılmaktadır. Yığılı plastik davranış modelinde, doğrusal olmayan şekil değiştirmelerin belirli bir bölgede düzgün yayılı olarak oluştuğu kabul edilmektedir. Bu bölge plastik mafsal olarak nitelendirilmektedir. Bu model kullanılarak yapılan analiz sonucunda bulunan plastik yer değiştirme bileşenin doğruluğu plastik mafsal boyu ile doğrudan ilişkilidir. Tutarlı ve güvenilir sonuçlar elde etmek amacıyla farklı araştırmacılar tarafından farklı plastik mafsal boyu eşitlikleri sunulmuştur. Bu çalışma kapsamında, plastik mafsal boyunu etkileyen değişkenleri belirlemek amacıyla 59 adet betonarme perde analiz edilmiştir. Bu işlem yapılırken sonlu eleman programı, ABAQUS, kullanılmıştır. Yapılan sonlu eleman analizi literatürde yer alan bir deneyle doğrulanmıştır. Parametrik çalışma kapsamında, perde uzunluğu (Lw), perde yüksekliğinin/perde uzunluğuna oranı (Hw/Lw), eksenel kuvvet oranı (P/Agfc), uç bölgesi boyuna donatı oranı(ρbl), uç bölgesi enine donatı oranı (ρbt) ve gövde bölgesi yatay donatı oranı (ρwh) değişken olarak belirlenmiştir. Tüm modeller için beton basınç dayanımı 30 MPa, donatı çeliği akma dayanımı 420 MPa olarak alınmıştır. Analizler sonucunda perde uzunluğu ve perde yüksekliğinin perde uzunluğuna oranındaki artışla beraber plastik mafsal boyunda da artış gözlenmiştir. Bu değişkenlerin aksine eksenel kuvvet oranındaki artışla birlikte plastik mafsal boyunda azalma olduğu saptanmıştır. Uç bölgesi enine donatı oranı ve gövde bölgesi yatay donatı oranındaki artışlar plastik mafsal boyunda azalmaya, uç bölgesindeki enine donatı oranındaki artış plastik mafsal boyunda artışa yol açsa da regresyon analizi sonucunda ilk 3 değişken kadar etkili olmadığı belirlenmiştir. Analizler sonucu elde edilen plastik mafsal boyları ve regresyon analizi kullanılarak betonarme perdelerde plastik mafsal boyunu belirlemek için bir plastik mafsal boyu eşitliği sunulmuştur. Önerilen eşitlik ve literatürde yer alan eşitlikler, sonlu eleman analiziyle bulunan plastik mafsal boylarıyla karşılaştırılmıştır.
Bir veri merkezi yapısının farklı sismik yalıtım birimleri kullanılarak TBDY-2018 yönetmeliğine göre değerlendirilmesi ve sonuçlarının karşılaştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-01-26) Kurt, Şafak ; Çağlayan Özdemir, Pınar ; 501171056 ; Yapı Mühendisliği ; Structural Engineering

İnternet ile globalleşen günümüz dünyasında, veri çok önemli bir yere sahiptir. Yapılan her bir işlemin kayıt altına alındığı teknoloji şirketleri, bankalar, ulusal güvenlik kurumları gibi birçok organizasyonun bu verileri yönetme ve saklama ihtiyacı bulunmaktadır. Günden güne artan veri hacminin güvenli bir şekilde depolanması ve her an ulaşılabilir olması bu kurumlar için kritik önem arz etmektedir. Ülkemizde can ve mal kayıplarına neden olan doğal afetlerin başında deprem gelmektedir. Ülke nüfusunun ve sanayinin çok büyük bir kısmı aktif fay hatlarının üzerine kurulan şehirlerde bulunmaktadır. Olası bir deprem durumunda, veri merkezi yapısının taşıyıcı sistemine ve içerisinde bulunan hassas ekipmanlara zarar gelmemesi için önlem almak zorunlu hale gelmektedir. Sismik yalıtım, yapıların ve yapısal olmayan elemanların deprem etkilerine karşı korunmasında kendini ispatlamış en etkin yöntemlerden biridir. Sismik yalıtımda temel amaç, deprem kuvvetlerini karşılayacak yapının dayanımını arttırmak yerine yapıya gelen deprem kuvvetlerini azaltmak prensibine dayanmaktadır. Zemin ile yapının taşıyıcı sistemi birbirinden ayrılarak deprem ivmelerinin yapıya erişmesinin önlenmesi, sismik yalıtımın birincil amacıdır. Yapıya etkiyen deprem ivmelerinin azalması nedeniyle sismik yalıtımlı binalarda kat ivmeleri ve göreli kat ötelemeleri standart binalara göre oldukça düşüktür. Sismik yalıtım sayesinde hem taşıyıcı sistem hem de bina içinde yer alan yapısal olmayan eleman ve ekipmanlardaki hasar oluşma ihtimalleri büyük oranda azaltılabilmektedir. Bu tez çalışmasında, bir veri merkezi yapısının iki farklı yalıtım birimi ile ankastre mesnetli olması durumları için deprem etkisi altında davranışı incelenmiştir. Uygulamada en çok kullanılan, kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimi ile eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimi çalışma kapsamında değerlendirilmiştir. Kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimi (LRB), kauçuk katmanlarının arasına ince çelik plakalar yerleştirilerek oluşturulan içerisinde bir veya daha fazla kurşun çekirdek bulunan sismik yalıtım sistemidir. Yeni Zelanda'da icat edilen bu yalıtım biriminin çevresel etkilere karşı dayanıklılığı fazladır. TBDY-2018 yönetmeliğinde tarif edilen kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimi elastik ötesi rijitliği; kauçuk kayma modülüne, kauçuk alanına ve kauçuk yüksekliğine bağlıdır. Bu parametreler değiştirilerek istenilen yalıtım birimi davranışları elde edilebilmektedir. Eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimi (FPS), sürtünmeli sarkaç sistem olarak da adlandırılmaktadır. Taşıyıcı sistem, eğrisel yüzeylerin arasında bulunan düşük sürtünmeli bir çekirdek üzerinde hareket eder. Deprem esnasında yapı, yalıtım biriminin iç bükey yüzeyinde yükselip alçalarak enerji sönümler. Eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtımın biriminin diğer sürtünmeli yalıtım birimlerinden en önemli farkı, yapısı gereği geri merkezlenme özelliğinin bulunmasıdır. Yapıya etkiyen dinamik etki ortadan kalktığında sürtünme kuvveti yardımıyla, yapı ilk konumuna dönme eğilimindedir. Eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım biriminin elastik ötesi rijitliği, TBDY-2018 yönetmeliğinde belirtildiği gibi eksenel yükün, etkin eğrilik yarıçapına bölünmesi ile bulunmaktadır. Yapı hakim titreşim periyodu ve yalıtım birimi yerdeğiştirmesi doğrudan etkin eğrilik yarıçapına bağlıdır. Yalıtım birimi mekanik özellikleri, TBDY-2018 yönetmeliğinde tarif edilen etkin deprem yükü yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Yalıtım birimlerinin mekanik özellikleri belirlenirken DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için deplasman ve periyot değerlerinin benzer olmasına dikkat edilmiştir. Kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimi ve eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimi için ayrı ayrı elde edilen özellikler ETABS programında doğrasal olmayan link elemanlara atanmıştır. Link elemanlar kolonların yalıtım arayüzüne bastığı noktalara girilmiştir. Deprem parametreleri, yapı konumu ve zemin sınıfı gözönüne alınarak AFAD Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması'ndan elde edilmiştir. PEER veritabanından, DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için hesaplanan yatay ivme spektrumuna uygun 11 adet deprem kaydı takımı seçilmiştir. Yapı konumunun depremsellik özelliklerini belirleyen fay tipi, faya olan uzaklık ve deprem büyüklüğü parametreleri veritabanında filtreleme yaparken gözönüne alınmıştır. Seçilen deprem kaydı takımları TBDY-2018 yönetmeliğinde belirtilen periyot aralıkları için DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde ayrı ayrı SeismoMatch programında ölçeklendirilmiştir. Ankastre mesnetli, kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım birimli ve eğri yüzeyli sürtünmeli yalıtım birimli mesnet koşulları için DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde herbiri için iki adet, toplamda altı adet hesap modeli oluşturulmuştur. Analiz sonuçları, zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi kullanılarak ETABS programından elde edilmiştir. Yapılan modal analiz sonucunda ankastre mesnetli yapının hakim periyodu 0.515 s, LRB yalıtım birimli yapının DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için hakim periyotları sırasıyla 3.933 s ve 1.516 s, FPS yalıtım birimli yapının DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için hakim periyotları ise sırasıyla 2.182 s ve 1.504 s bulunmuştur. Yalıtım birimi ön tasarımında bulunan periyot değerleri ile analiz sonucunda elde edilen periyot değerlerinin oldukça yakın olduğu görülmektedir. DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde kat kesme kuvvetleri ankastre mesnetli yapıya kıyasla, LRB yalıtım birimli yapıda %90, FPS yalıtım birimli yapıda %78.5 oranında azalmıştır. Çalışmada elde edilen DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için en üst katın ortalama kat yerdeğiştirmeleri incelendiğinde, ankastre mesnetli yapıya kıyasla yalıtım birimli yapıların kat yerdeğiştirmeleri beklenildiği gibi artmıştır. Yalıtım birimli modellerde üst yapının rijit kütle davranışı sergilediği gözlemlenmiştir. Yapılan analizler sonucunda elde edilen göreli kat ötelemeleri incelendiğinde, DD-1 ve DD-2 deprem yer hareketi düzeyi için yalıtım birimli yapıların kesintisiz kullanım performans düzeyini rahatlıkla sağladığı ancak ankastre mesnetli yapının sınırlı hasar performans düzeyi limitlerini aştığı görülmektedir. Analizler sonucunda DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde en üst katta oluşan ivmeler, ankastre mesnetli yapı için 1.854 g, LRB yalıtım birimli yapı için 0.073 g ve FPS yalıtım birimli yapı için 0.230 g olarak elde edilmiştir. Kat ivmelerinin ankastre yapıya kıyasla, LRB yalıtım birimli yapıda %96, FPS yalıtım birimli yapıda %87.6 oranında azalmıştır. Ayrıca LRB yalıtım birimli yapının kat ivmelerinin 0.2 g limit değerini aşmadığı, ancak FPS yalıtım birimli yapının kısa doğrultuda 0.2 g limit değerini bir miktar aştığı gözlemlenmiştir. Elde edilen veriler göz önüne alındığında, deprem gibi bir doğal afet sonrasında kesintisiz kullanım gerektiren veri merkezi tipi bir yapıda sismik yalıtım birimlerinin kullanılmasının, göreli kat ötelenmelerini ve kat ivmelerinin sınırlandırılmasında etkili bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır.
Çok katlı betonarme bir yapının deprem performansına yapı-kazık-zemin etkileşiminin etkisinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-11-28) Girer, Esma ; Fahjan, Yasin ; 501201011 ; Yapı Mühendisliği

Türkiye, aktif fay hatları üzerinde yer aldığından depremselliği yüksek olan bir bölgede bulunmaktadır. Geçmiş depremlerde büyük can ve mal kayıpları ile karşılaşılmıştır. Bu durum sonucunda yapıların deprem etkisi altında göstereceği davranışın doğru bir şekilde tahmin edilmesinin önemi ön plana çıkmıştır. Taban kayasında tanımlanan deprem yer hareketinin yapıya nasıl etki edeceği yapı-zemin etkileşiminin araştırılmasıyla mümkündür. Zemin tabakalarında ilerleyen deprem dalgaları değişime uğrar. Zayıf zeminlerde bu değişimden dolayı deprem etkileri büyümektedir. İzmir depreminde de görüldüğü üzere zemin hâkim periyodu ile yapı periyotlarının uyumlu olduğu bölgelerde zemin büyütmesi daha fazladır. Yumuşak zeminlerde zemin hâkim periyodu ile çok katlı yapıların periyodu çakışmaktadır. Bu bölgelerde bulunan çok katlı yapılar daha yüksek deprem kuvvetlerine maruz kalmış ve hasar görmüştür. Bu nedenle zayıf zeminler üzerine inşa edilecek çok katlı yapılarda yapı-zemin etkileşiminin incelenmesi büyük önem taşımaktadır. Nüfus artışı ve şehir planlama sıkıntısı sebebiyle İzmir'de olduğu gibi çok katlı binalar inşa edilmektedir. Taşıyıcı zemin tabakasının derinlerde bulunması ile derin temellerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Japonya'da meydana gelen Hyogo-Ken Nanbu depreminde kazıklı temel sistemine sahip zayıf zemine oturan yüksek binalar depremden etkilenmemişken, yüzeysel temele sahip binalar ağır hasar görmüştür. Benzer örnekler Mexico City depreminde olduğu gibi dünya genelinde meydana gelen depremlerde de mevcuttur. Bu nedenle yapı-kazık-zemin etkileşiminin İzmir'in kıyı şeritleri gibi zemin hâkim periyodu yüksek bölgelerde yapılacak yüksek binalarda incelenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tez kapsamında, yerleşim yerleri nüfus artışı sebebiyle sismik aktivitesi yüksek zayıf zeminler üzerine kurulan İzmir İlinde çok katlı yapıların yapımının yaygınlaşması ile birlikte önemli bir konu haline gelen yapı-kazık-zemin etkileşimi Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) kapsamında verilen etkileşim hesapları (Yöntem II ve Yöntem III) göz önüne alınarak incelenmiştir. Her iki yöntem kendi içerisinde direk yöntem ve altsistem yöntemi olmak üzere iki farklı yaklaşımla değerlendirilip, kazık iç kuvvetleri kıyaslanmıştır. İki yöntemde de direkt sistem ve altsistem hesap yaklaşımları kullanılarak yapılan yapı-kazık-zemin etkileşim hesapları sonucu elde edilen kazık iç kuvvetlerinin birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür. Direkt sistem yaklaşımında oluşturulan 3 boyutlu ve 2 boyutlu hesap modellerinde 3 boyutlu hesap modelinin daha elverişsiz sonuçlar verdiği ve 2 boyutlu hesap modelinden elde edilen kazık iç kuvvetlerinin de 3 boyutlu direkt yöntem hesap yaklaşımı ve altsistem yöntemi hesap yaklaşımı ile elde edilen sonuçlara oldukça yakın olduğu, aynı zamanda kazık tasarımı hakkında öndeğerlendirme açısından fikir verebileceği gözlenmiştir.
Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli çok katlı bir yapının doğrusal ve doğrusal olmayan dinamik analiz yöntemleri ile incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-01) Büyük, Muhammet Sait ; Girgin, Konuralp ; 501161025 ; Yapı Mühendisliği

Birçok farklı endüstriyel alanda hammadde olarak kullanılan çelik, çeşitli kalite ve ölçülerde üretilerek yapısal tasarım ürünü olarak karşımıza çıkmaktadır. Farklı kalite sınıflarında üretilen çelik, ihtiyaca göre çeşitli şekillerde bir araya getirilerek yapı iskeletini oluşturmaktadır. Merkezi çaprazlı ve dışmerkez çaprazlı çerçevelerin kullanıldığı yüksek katlı yapılar, moment aktaran çerçevelerden teşkil edilen endüstriyel tesisler, serbest formlar oluşturularak üretilen kabuk tasarımlar, kafes sistemler oluşturularak meydana gelen özel çatılar veya makaslı kemerler ile oluşturulan köprüler gibi farklı ihtiyaçlara yönelik tasarımlar, çeliğin kullanıldığı yapısal sistemlere örnek olarak verilebilir. Tüm bu sistemler, deprem gibi doğal afetlere karşı güvenli ve güvenilir yapılar üretmek için keşfedilen yöntemlerdir. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveler de deprem gibi afetlerin yaşanmasının yüksek ihtimalde olduğu bölgelerde meydana gelebilecek yanal yüklere karşı direnç sağlanması amacıyla üretilmiş bir modeldir. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli sistemler, sismik olaylara karşı öngörülebilir davranış modeli sağlaması bakımından elverişlidir. Bu durumun nedeni bağ kirişi olarak isimlendirilen elemanlardır. Yapı sistemine etki eden kuvvetli yanal yükler, çerçeve sistemindeki çaprazlar aracılığı ile bağ kirişine aktarılmaktadır. Bu sayede deprem kuvvetleri gibi büyük kuvvetler, yapı iskeletinde belirli noktalara ingirgenir ve bu noktalarda yapılacak uygun tasarımlar ile güvenli yapılar ortaya çıkar. Çalışmamızın amacı, dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli sistemlerden teşkil edilmiş sekiz katlı bir yapının doğrusal davranışını ve gerçek deprem kayıtlarının uygun metotlar kullanılarak yapıya etki ettirilmesi sonucu meydana gelen doğrusal olmayan davranışını irdelemektir. Bu kapsamda öncelikle elemanlar belirlenmiş, sünek davranış gösterecek şekilde yapı sistemi oluşturulmuştur. Oluşturulan sistem ve davranış şekli için kapsamlı bir literatür taraması gerçekleştirilmiştir. Bu sebeple kesme kuvveti etkisinde davranış gösteren bağ kirişi elemanları tercih edilmiştir. Oluşturulan yapı sistemi, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018) içerisinde yer alan tanımlamalar ve kurallara göre doğrusal olarak tasarlanmıştır. Elde edilen analiz sonuçları ile Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Yönetmelik (2016) doğrultusunda yapı sistemine ait elemanların boyutlandırma hesapları yapılmıştır. Doğrusal tasarımı yapılan yapı sistemi, doğrusal olmayan dinamik yöntem kullanılarak yeniden analiz edilmiştir. Bu analiz sonucunda, dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve elemanlarının şekildeğiştirme kapasiteleri ve yapı sisteminde meydana gelen kat ötelemeleri gibi davranışlar irdelenmiştir. Şekildeğiştirmeye göre değerlendirme için zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi tercih edilmiştir. Bu metot için gerçek deprem kayıtları uygun yöntemler ile belirli kriterlere uygun şekilde seçilmiş ve ölçeklenmiştir. Aynı şekilde, yapı elemanlarının da doğrusal olmayan davranış modeli oluşturulmuştur. Yapılan çalışmalar için uluslararası kabul görmüş SAP2000 v22 yazılımı tercih edilmiştir. Çalışma sonucunda, doğrusal olarak tasarlanan yapı sisteminin doğrusal olmayan davranışı incelenmiş ve dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerden teşkil edilmiş yapı sistemlerinin deprem etkileri altında davranışları gözlemlenmiştir. Netice itibari ile gerek doktrinde gerekse de deneysel çalışmalarda hemfikir olunduğu gibi deprem kuvvetlerinin bağ kirişi elemanlarına aktarıldığı ve bu elemanların uygun şekilde tasarlanması sonucu depreme karşı dirençli sistemler üretilebileceği görülmüştür. Bağ kirişi elemanlarında oluşturulan farklı nitelikteki plastik mafsal modelleri ile inceleme yapılmış ve meydana gelen plastik şekildeğiştirme durumları göz önüne alınarak tasarım önerileri sunulmuştur.
Eğri eksenli çubukların bulunduğu çerçevelerin tesir çizgilerinin elde edilmesi ve kafes sistemlerin limit yüke göre minimum ağırlıklı olarak boyutlandırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-21) Ahioğlu, Nuri ; Orakdöğen, Engin ; 501181032 ; Yapı Mühendisliği

Bu çalışma kapsamında, içerisinde eğri eksenli çubuklar bulunan yapı sistemlerinin tesir çizgilerinin yaygın olarak kullanılan bir yapı analizi programı ile doğrudan elde edilmesi ve kafes sistemlerin limit yüke göre minimum ağırlıklı olarak tasarımı konuları incelenmiştir. Çalışma yedi bölümden oluşmakta olup, ilk bölümde çalışmanın amacı ve literatürde çalışma kapsamındaki konularda daha önce yapılan çalışmalar verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde tesir çizgilerinin kullanılmasında önemli olan yükler konusu, sabit yükler ve hareketli yükler olarak iki ayrı kategoride incelenmiş olup, hareketli yüklerin çeşitleri hakkında ayrıntılı bilgiler verilmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde, ilk olarak tesir çizgisi kavramı verilmiş ve tesir çizgileri oluşturulurken dikkat edilmesi gereken hususlara değinilmiştir. Ardından izostatik sistemlerin tesir çizgilerinin elde edilmesinde kullanılan, denge denklemleri ile çözüm ve Müller-Breslau prensibi ile çözüm yöntemleri açıklanmış ve elde edilen tesir çizgilerinin pratikteki kullanımı hakkında bilgi verilmiştir. Sonrasında hiperstatik sistemlerin tesir çizgilerinin elde edilmesinde kullanılan fonksiyonlar ve açı yöntemleri açıklanmıştır. Son olarak daha pratik ve sistematik olan hiperstatik sistemlerin tesir çizgilerinin açı yöntemi ile çiziminin açıklandığı sayısal iki örnek verilmiştir. Çalışmanın dördüncü bölümünde tesir çizgilerinin matris yerdeğiştirme yöntemi yardımıyla çizilmesi için bir yöntem açıklanmıştır. Yöntemde üçüncü bölümde verilen sonlu elemanlar yöntemine de uygulanmak üzere bir matris formülasyonu verilmiştir. Açıklanan bu yöntem literatürde bulunan diğer yöntemlere kıyasla analizleri oldukça kısaltmaktadır. Çalışmanın beşinci bölümünde tesir çizgilerinin çizilmesi amacıyla eleman yükleme matrislerinin matris deplasman yönteminde kullanılan birim deplasman matrislerinden yararlanarak nasıl elde edildiği anlatılmıştır. Elde edilen yükleme matrisleri sistemin analizinde kullanılacak yapı analiz programına ters yönde düğüm noktası yükü olarak etkitilmiş ve aranan kuvvetlerin tesir çizgileri elde edilmiştir. Ayrıca bu bölümde, klasik yöntemlerle tesir çizgisi diyagramları elde edilmiş eğri eksenli bir elemana sahip bir sistemin tesir çizgilerinin SAP2000 programı ile nasıl elde edileceği ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Çalışmanın altıncı bölümünde ilk olarak kafes sistemler hakkında bir bilgilendirme yapılmıştır. Ardından kafes sistemlerin limit yüke göre minimum ağırlıklı olarak boyutlandırılmasında kullanılacak formülasyon açıklanmıştır. Ayrıca bu bölümde ilgili konu ile ilgili dört adet örnek çözülmüştür. Problemlerin ilkinde optimizasyon işleminin tamamlanmasının ardından sistemin SAP2000 programı ile düşey yükler için statik itme analizi yapılmış ve limit yük parametresinin göçme yüküne (P = 1) eşit olup olmadığı kontrol edilmiştir. Çözümü yapılan dördüncü örnek ilk üç örnekten farklı olarak üç boyutlu bir geometri sahip olduğundan, sistemin SAP2000 programı ile modellenmesinin aşamaları ayrıntılı olarak verilmiş ve optimizasyon işlemleri tablolar üzerinde açıklanmıştır. Çalışmanın yedinci ve son bölümünde yapılan çalışmalar özetlenmiş ve elde edilen sonuçlara yer verilmiştir.
İnşaat sektöründeki yüklenici firmaların dijital olgunluğunun değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-19) Bölük, Ahmet Can ; Pehlevan Ergen, Esin ; 501201101 ; Yapı Mühendisliği

Dijitalleşen dünyada inşaat sektörü diğer sektörler ile karşılaştırıldığında teknolojiden uzak yöntemlerle çalıştığı görülmüştür. İnşaat sektörünün en eski sektörlerden biri oluşu, projelerde farklı disiplinleri barındırıp çoğu zaman birbirinden ayrı çalışan birçok paydaşla çalışılması ve kompleks, genelde benzeri olmayan bir ürün ortaya çıkması gibi faktörler geleneksel metotların dışına çıkılmamasında büyük etkendir. Verimliliğin ön plana çıktığı Endüstri 4.0 döneminde diğer sektörlerden farklı olarak inşaat sektöründe ilkel metotların kullanılmaya devam edilmesi projelerde hatalara ve eksiklere yol açmıştır. Karşılaşılan hataların ve eksiklerin geri dönüşü oldukça zor ve maliyetli olmuştur. Dolayısıyla inşaat sektöründe dijitalleşme adımları atılarak daha planlı ve maliyet açısından daha verimli çalışılabilecektir. İnşaat sektöründeki işletmeler dijitalleşme yolunda adımlar atsa da dijitalleşme belirli bir süreç içerisinde zamanla oluşmaktadır. Bu çalışma kapsamında inşaat sektöründe faaliyet gösteren yüklenici firmaların dijital olgunluk durumuyla ilgili bir değerlendirme üzerine çalışılmıştır. Firmalar dijital olgunluk modeli ile dijitalleşme bakımından hangi aşamada olduğunu belirleyebilecek ve buna bağlı olarak dijitalleşme yol haritasını çıkararak gerekli adımları atabilecektir. Bu sayede geleneksel metot anlayışına bağlı olarak çalışan inşaat sektörü dijitalleşerek daha verimli çalışabilecektir. Dijital dönüşüm, dijital teknoloji fırsatlarını kullanılarak işletmenin tüm alanlarına entegrasyon süreci olarak değerlendirilebilir. Bu dönüşüm işletmenin mevcut iş modellerinde önemli avantajlar sağlarken yeni iş alanları da sağlayabilir. Dolayısıyla bu dönüşüm çerçevesinde pazarda rekabetini sürdürmek isteyen işletmeler dijital dönüşümün bir parçası olmak durumundadır. İnşaat sektöründeki firmalar bu dönüşüme direnç gösterse de gün geçtikçe teknolojiye olan ulaşımın kolaylaşması, maliyetlerin azalması gibi faktörler dönüşümü kaçınılmaz hale getirmektedir. Buradan yola çıkılarak inşaat sektörü için geliştirilen dijital olgunluk modelleri oldukça önemlidir. İnşaat sektöründe dijital olgunluk modelleri, BIM olgunluk modelleri kapsamında değerlendirilse de BIM olgunluk modelleri firmanın dijital olgunluğunu tam olarak yansıtmamaktadır. Firmaların dijital olgunluğunun belirlenmesinde firmanın kültürü, stratejisi ve organizasyon yapısı gibi faktörler de oldukça önemlidir ve BIM olgunluk modelleri bu faktörleri değerlendirmemektedir. Dolayısıyla inşaat sektöründeki firmalarda dijital olgunluğu belirlerken bu değerlendirme kriterlerine de dikkat edilerek kapsamlı bir çalışma yapılmalıdır. Sektördeki firmalar dijital olgunluk modelleri sayesinde pazarda konumlarını görebilecek ve rekabeti sürdürmek için gerekli adımları atabilecektir. Yapılan literatür araştırmalarında dijital olgunluk modelleri incelendiğinde inşaat sektörü dışında birçok sektörde çok sayıda çalışma bulunurken inşaat sektöründe kısıtlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Çalışmanın amaçlarından biri de inşaat sektörüne yönelik bir dijital olgunluk modeli önerisi yapılarak literatüre katkı sağlamaktır. Bu doğrultuda literatürde yer alan çalışmalar incelenerek inşaat sektöründe faaliyet gösteren yüklenici bir firmaya yönelik dijital olgunluğunun belirlenmesinde kullanılacak değerlendirme kriterleri belirlenmiştir. Çalışmanın devamında ise inşaat sektöründe faaliyet gösteren yüklenici bir firmanın sahip olduğu departmanlara değinilmiştir. Sonrasında ise değerlendirme kriterlerinin alt başlığı altında dijital olgunluğu belirleyebilecek sorular geniş kapsamlı bir literatür taraması ile hazırlanmıştır. Firmaların departman bazında belirlediği katılımcılara yöneltilecek bu sorulardan alınan yanıtlar çerçevesinde firmaların dijital olgunlukları belirlenebilecektir. İnşaat sektöründe çalışan firmaların diğer birçok sektörden farklı olarak birbirinden ayrı niteliklere sahip olan, kendi içerisinde birçok farklı spesifik sistemleri içeren projeleri bulunmaktadır. Proje odaklı çalışan inşaat sektöründeki bu firmaların dijital olgunluk seviyeleri her projesinde farklı olabilmektedir. Dijitalleşme çerçevesinde asıl amaç, tüm projelere dijital bir altyapı kurularak hepsinin benzer dijital olgunluğa sahip olmasıdır. Fakat bazı projelerin yapısı, bulunduğu lokasyon, altyapı özellikleri gibi faktörler bu duruma olanak sağlamamaktadır. Tez çalışması kapsamında önerilen modelin odağı proje bazlı olmayıp firma bazında bir değerlendirme yapılmıştır. Firma bazında bir dijital olgunluk tespiti yapılarak firmanın dijital olgunluğu hakkında bir fikir sahibi olunabilmektedir. Dijital olgunluk modeli kapsamında önerilen model inşaat sektöründe faaliyet gösteren bir firmaya uygulaması yapılmamıştır. Literatür taraması ile dijital olgunluk modelleri karşılaştırılıp analiz edilerek değerlendirme kriterleri belirlenmiş ve bir dijital olgunluk modeli önerisi yapılmıştır. Gelecek çalışmalar için tez kapsamında oluşturulan bu model reel olarak çalışan bir firmada uygulanabilir ve sonuçları analiz edilerek dijitalleşme için firmanın güçlü ve zayıf yönleri görülebilir. Bu sonuçlardan yola çıkılarak firma dijitalleşme doğrultusunda atacağı adımları belirleyebilir ve devamlı modeli kullandığı durumda sürdürebilir bir dijital yapı inşa edebilir. Bu çalışmanın akademik katkısı inşaat sektörüne yönelik bir dijital olgunluk modelinin literatüre kazandırılmasıdır. Ayrıca bu tez çalışması baz alınarak birçok farklı dijital olgunluk modelleri geliştirilebilir. Tez çalışmasında da bahsedildiği üzere inşaat sektöründeki dijital olgunluk modelleri oldukça kısıtlıdır. Bu alana yönelik farkındalık arttırılarak gelecek çalışmaların önü açılmalıdır. Çalışmanın sektöre olan katkısı ise firmaların önerilen dijital olgunluk modelini kullanarak olgunluk seviyelerini görebilecek ve ona göre dijital aksiyonlarını alabilecektir. Dünyada oldukça ilkel metotlarla çalışan inşaat sektörünün dijitalleşmesi doğrultusunda dijital olgunluk modellerinin kullanılması firmaların sürdürebilir bir dijital stratejiye sahip olmasını sağlayacaktır.
LP sargılı beton için önerilmiş olan dayanım ve şekil değiştirme modellerinin farklı boyutlar üzerindeki performanslarının incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-08-16) Turgut, Alper ; İlki, Alper ; 501181006 ; Yapı Mühendisliği ; Structural Engineering

Geçmişten günümüze, dünyada oluşan depremler birçok kez betonarme binaların toptan göçmesine veya ağır hasar görmesine yol açmışlardır. Günümüzde mevcut yapıların önemli bir kısmı güncel yönetmeliklerin istediği sınır şartları karşılayamamaktadır. Bu yapılar olası bir depremde göçme ya da ağır hasar görme tehlikesiyle karşılaşacaklardır. Mevcut yetersiz yapıların yıkılıp baştan yapılması, yüksek maliyet, kullanıma kapanma gibi birçok nedenden ötürü her koşulda uygulanamamaktadır. Bu soruna çözüm olarak çeşitli güçlendirme yöntemleri önerilmiştir. Bir binanın yeniden yapılması yerine çeşitli güçlendirme yöntemleri ile yönetmelik şartlarını sağlar hale getirilmesi, olası bir depremde oluşacak maddi ve manevi kayıpların önüne geçmek için önemli bir uygulama halini almıştır. Yetersiz bir yapı güçlendirilirken, zaman, maliyet, uygulanabilirlik gibi birçok parametre göz önüne alınıp o yapı için en uygun güçlendirme yöntemi belirlenir. Bu güçlendirme yöntemlerinden bir tanesi son yıllarda popülerite kazanan lifli polimer ile dıştan sargılama yöntemidir. Lif doğrultusunda çekme dayanımının çok yüksek olmasının yanında oldukça hafif bir malzeme olması, korozyon gibi çevresel etkilere karşı dayanıklı olması, şekil verilebilir olması, uygulama sırasında yapının kullanımı engellememesi gibi özellikler LP ile sargılama yöntemini popüler yapan bazı özelliklerdir. Bu yöntem; kolon, kiriş, yığma duvar, döşeme gibi yapı elemanlarında farklı şekillerde uygulanabilir. LP ile dıştan sargılama yönteminin en etkili olduğu yapı elemanlarından bir tanesi kolonlardır. Bugüne kadar yapılan çalışmalarda LP ile sargılanan kolonlarda, önemli ölçüde dayanım ve süneklik artışı olduğu gözlemlenmiştir. LP ile sargılanan kolonlarda dayanımın ve şekildeğiştirme kapasitesinin ne kadar artacağını teorik olarak hesaplamak için çeşitli modeller önerilmiştir. Bu modeller sayesinde bir yapıdaki kolonların LP ile ne kadar sargılanırsa yeterli dayanım ve şekildeğiştirme kapasitesine ulaşacağını hesaplamak mümkün olmuştur. Ancak bu modellerin önemli bir çoğunluğu 150 mm çapında ve 300 mm yüksekliğinde olan kolon numunelerinin deneyleri sonucunda elde edilmiştir. Bu çalışmada, önde gelen 6 LP ile sargılama modeli, 2 farklı boyutaki kolon deneylerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmış ve modellerin farklı boyutlar için güvenilirliği test edilmiştir. Çalışma kapsamında yükseklik/çap oranı 2 olan, 150 mm ve 300 mm olarak iki farklı çaptaki numuneler test edilmiştir. Iki boyutta da 3'er numune LP ile sargılanmayıp referans numune olarak kabul edilirken, 3'er numune tek kat, 3'er numune ise çift kat karbon LP ile sargılanmıştır. Çalışma kapsamında toplam 18 adet eksenel basınç deneyi yapılmıştır. xxii Deney sonuçları incelendiğinde, modellerin boyuttan bağımsız olarak dayanım hesabında deneysel sonuçlara yakın sonuçlar verdiği, şekildeğiştirme hesabında ise kendi içlerinde bile oldukça farklı sonuçlar verdiği saptanmıştır. 150 mm çaplı tek kat sargılı numune ile 300 mm çaplı çift kat sargılı numune sargı oranı olarak aynıdır. Bu iki numune arasındaki tek parametre farklı boyutlardır. Bu iki numune incelendiğinde sargılamanın dayanıma ve dayanıma karşı gelen şekildeğiştirmeye sağladığı artış birbirine oldukça yakındır. Dolayısıyla LP ile sargılamada boyut etkisine neden olan bölgesel kusurların, bu ölçekteki numunelerde etkisinin azaldığı, hatta ortadan kalktığı sonucuna varılmıştır.
Malzeme özellikleri iki doğrultuda değişen kirişler için taşıma matrisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-05-23) Barış, Gülfem ; Artan, Reha ; 501171049 ; Yapı Mühendisliği

Malzemelerin gün geçtikçe gelişen evrimi malzeme özelliklerini geliştirmekte, yapısı değişmeyen ve pek çok alan için kısıtlı uygulama imkanı olan saf metaller, alaşımlar, geleneksel kompozitler gibi özellikleri kontrol edilemeyen malzemelere karşı yeni malzemeler ortaya çıkmaktadır. Geçmişte mühendislik malzemeleri, homojen karakteristikleri olan ürünleri imal etmek için geliştirilmişlerdir. Bu geleneksel malzemeler endüstriyel uygulamalar için optimum performans sağlar iken karakteristiklerinde çok az veya sıfır değişim gösteren malzemelerdir. Bugünün teknolojisinde ihtiyaç duyulan, malzemelerde homojen olmayan kademeli veya devamlı değişen bir yapı olduğundan bilim insanlarının arayışı, kimsayal ve fiziksel olarak farklı özelliklerde, birbirleriyle birleştirilmiş iki madde arasında, farklı ısıl genleşme özelliklerinden kaynaklanan ısıl gerilmeleri ve yine iki madde arasındaki kimyasal ve fiziksel özelliklerdeki ani değişim nedeniyle oluşabilecek diğer olumsuz durumları derecelendirilmiş yapılarıyla en aza indiren yeni nesil malzemeler yönündedir. Gelişmiş bir heterojen kompozit malzeme kategorisindeki Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler (FDM) olarak bilinen malzemeler, kademeli olarak değişen bileşim veya yapı ile bir parçada çok işlevli özelliklere sahiptir ve tek bir bileşende çelişen özellikler gerektiren mühendislik uygulamaları için çok uygundur. Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler fikri başlangıçta ısıya dayanıklı malzemeler için tasarlanmış olsa da, zamanla bu malzemeler deformasyonu, basıncı, aşınmayı ve korozyonu kontrol etmek ve ayrıca tüm ürün boyutları boyunca derecelendirilen yumuşak geçiş yoluyla gerilim konsantrasyonunu azaltmak için kullanılmıştır. Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler belirli bir oranda karıştırılan iki veya daha fazla malzemeyle elde edilmektedir. Bu malzemeler birbirleri ile malzeme boyutları doğrultusunda bir fonksiyona göre değişmektedir. Böylece malzemelerin birbirleriyle derecelendirilmiş olarak dağılımı sürekli bir değişme neden olmaktadır. Bu sayede malzemeler arasında çatlaklar gibi istenmeyen durumların oluşabileceği bir ara yüzey meydana gelmemektedir. Sonuçta tüm bu yanlarıyla Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler ileri teknolojik uygulamalar için tercih imkanı sunan ideal malzemeler haline gelmektedir. Bu çalışmada Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler geniş ölçekte ifade edilmiştir. Malzeme özellikleri çift doğrultuda değişen malzemelerin mekanik davranışları son yıllarda birçok araştırmanın konusu olmuştur. Çalışmada bu malzemeleri analiz etmek için kullanılan yöntemlerden bahsedilmiştir. İlgili yöntemler kapsamında Başlangıç Değerler ve Taşıma Matrisi konusu irdelenmiştir. Malzeme özellikleri iki doğrultuda değişen kirişlerde eğilme problemi için Euler-Bernaulli kiriş teorisiyle Başlangıç Değerler Yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Malzeme özellikleri keyfi olarak değişen kirişler için Taşıma Matrisi verilmiştir.
Mixed finite element formulations for laminated beams and plates based on higher order shear deformation theories

(İTÜ Graduate School, 2021) Bab, Yonca ; Kutlu, Akif ; Structure Engineering

The engineering design process requires a thorough understanding of the behavior of structural applications under applied loads. In engineering applications, finite element formulations have been proven to be one of the most efficient analyses tools. This content is essential because it has always been a priority for ngineers/researchers to provide answers that are as close to the actual problems as possible. Composite structures are now widely used in a variety of engineering sectors, including construction, biomechanics, automobile, industrial, aircraft, defense, and nuclear. Several types of composite materials, which are based on the cooperation of several materials, offer some benefits such as sound, heat, and water insulation, fire safety, high strength, corrosion resistance, lightness, and low cost in the structures in which they are employed. Load carrying capacity, failure load and damage detection are critical in the structural design of composite materials. In this context, the need for detailed static analysis is inevitable. Since the financial situation or the physical environment is not always suitable for experimental work, it will be an efficient way to determine the formulation closest to the real behavior according to the problem type and to work theoretically. In this thesis, applying linear static analysis, a mixed finite element formulation is proposed to evaluate the stress and displacement components of thin to relatively thick laminated composite beams and plates. The formulations rely on the HigherOrder Shear Deformation Theories, which eliminates the necessity for the shear correction factor required by the First-Order Shear Deformation Theory. Instead of imposing a constant transverse shear deformation through the thickness of the laminate several studies have proposed trigonometric, exponential, and polynomial type shear functions that meet the nonuniform shear stress distribution in the crosssection. In this study, four different shear functions were utilized and their predictive capabilities are compared in plate analysis through numerical examples. Whereas, for the stress analysis of laminated composite beams, the famous third order shear function was adopted to all solved problems. To be more specific; while the shear functions of Reissner, Reddy, Touratier and Nguyen-Xuan et al. were applied for plate analysis, Reddy's shear function was applied for beam analysis. In the formulation part of this thesis, the Hellinger-Reissner variational principle was used and the first variation of the functional based on this principle was obtained separately for the laminated beam and plate elements. In this way, finite element equations possessing two independent field variables of displacement and stress resultant type were obtained. In the finite element discretization, two-noded, onedimensional straight elements were employed for beams and four-noded, twodimensional quadrilateral elements were employed for plates. Field variables are interpolated with linear shape functions as the proposed mixed finite element formulation requires C0 continuity. The beam kinematical variables consist of a deflection, axial displacement, and a shear rotation, while the plate displacement field consists of a deflection, two in-plane displacements and two shear rotations. The displacements and stress components are derived precisely at the nodes as an advantage of mixed finite element equations. Axial stress and in-plane shear components of both beam and plate structures are calculated directly at the nodes in terms of the stress resultants and sectional compliance matrix by employing Hooke's law. The continuous transverse shear stresses of the laminated composite beam are calculated with the help of the equilibrium equations of elasticity. On the other hand, the equivalent section principle is employed for the determination of the transverse shear stress components of the laminated plate. In order to reflect the extendibility of the proposed mixed finite element formulation for other types of analyses a viscoelastic formulation is also presented for isotropic plates based on higher order shear deformation theory. By employing the correspondence principle the material constants of the plate is replaced by their complex counterparts and static analyses are conducted in Laplace space. In order to call back the parameters of the quasi-static analyses to the time space the modified Durbin's algorithm is implemented. The quasi-static analysis of simply supported and clamped viscoelastic plate is conducted by adopting standard model. Comparison and convergence assessments for several lamination schemes were performed under various boundary conditions in order to reflect the performance of the proposed solution procedure.
Modeling and sensitivity analysis the thermal behaviour of mass concrete with finite volume method

(Graduate School, 2023-06-16) Danaei, Farzad ; Akkaya, Yılmaz ; 501201013 ; Structural Engineering

Concrete is one of the most widely used materials in the world, second only to water. As the population grows and available land becomes limited, there is a growing need for large structures such as dams and bridges and towers to meet the demands of water management, transportation, and accommodation. To ensure the strength and durability of these structures, high-performance concrete is often used. However, a major challenge in such concrete structures is thermal cracking, which occurs due to temperature gradients within the concrete. Concrete has low thermal conductivity, meaning that heat does not dissipate quickly throughout the material. As a result, the outer layer of concrete cools faster than the inner layer, creating thermal gradients. These temperature differences cause differential thermal expansion, if there is no restriction for these movements, there is no problem. But as soon as these movements are stopped by internal or external restrictions, the development of stress will start. When these stresses exceed the tensile strength of the concrete, cracks form. These cracks can result in issues such as water penetration, reduced structural integrity, durability problems (such as corrosion of embedded reinforcement), and aesthetic concerns. Different standards define limitations on the maximum temperature reached within concrete and the maximum temperature gradient within concrete elements, in Turkish standards (TS 13515 ) these limitations are 65 C and 25 C respectively. These specifications are designed to minimize the risk of thermal cracking by ensuring that concrete structures are maintained within safe temperature ranges throughout their service life. The finite volume modeling technique is used in the current model, which was developed in Python. The concrete element is separated into nodes in this manner, and for each node, a control volume according to its location is considered. Convection and conduction are taken into account as boundary conditions in the model, with the flexibility to include other heat transfer processes such as radiation and solar loads. Additionally, an equivalent convection coefficient is derived and employed in the model to account for the impact of formwork and insulation using the analogy of electrical resistance. The governing equation, which is developed from energy balance principles, is then applied to each node. This energy balance takes into consideration all of the energy that enters, is produced, is lost, and is stored inside the concrete. The present model is capable of accepting the ambient temperature using a predictive method, or it may also take actual temperature-time histories as input to improve its accuracy and dependability. The model incorporates the concept of maturity and calculates the heat generated during cement hydration using the Arrhenius maturity function. To simulate the heat generation, Schindler's S-shaped function is employed, requiring curve fitting techniques to determine two important hydration parameters: the slope parameter and time parameter. Unlike previous models that use a single set of hydration parameters, which fails to capture the behavior of blended cement, the current model addresses this limitation by utilizing the superposition of two S-shaped functions. This approach accurately catch all the points on the released heat curve for blended cement. By considering the behavior of blended cement, the model effectively captures the heat generation characteristics. From the S-shaped function, the generated heat rate function can be easily obtained. Additionaly, the model has the capability to accept the generated heat rate as an input. Accurately determining the generated heat rate function is crucial in simulating the thermal behavior of mass concrete, ensuring that the model accurately represents the actual heat generation process. During the experimental phase, data obtained from the Bursa Beton factory was employed. In Chapter 3 of the thesis, the experiment setup is described in detail, and the resulting outcomes are presented. This particular chapter focuses on investigating the impact of insulation on the temperature gradient within the concrete, as well as the influence of different concrete mixtures. The analysis of the collected data revealed noteworthy findings. When a thick layer of insulation was applied around the concrete, the temperature development recorded by the thermocouples placed inside the concrete exhibited similar behavior on both the right and left sides. However, in cases where no insulation was present and the concrete samples were exposed to the environment, distinct temperature profiles were observed between the right and left side sensors. This disparity in temperature can be attributed to the microclimate effect, which includes factors such as wind speed and solar loading on the concrete surface. It is worth noting that this effect has often been overlooked in previous models. The model has been developed in both 2-D and 3-D. The 3-D version is validated by simulating Bursa Beton samples and comparing the findings with experimental data, whereas the 2-D model is validated by comparing its results with the Ballims model. The 3-D model is additionally validated using data from a study carried out at West Virginia University. The model constantly exhibits sufficient accuracy in every validation instance, creating trust in its abilities and allowing sensitivity analysis to be carried out. Additionally, a sensitivity analysis is carried out to examine the impact of different variables on the temperature profile of mass concrete. The initial temperature of the concrete, the size of the concrete element, and the usage of supplemental cementitious materials (SCMs) in place of cement in blended cement are among the changes that have been taken into consideration. The results of the analysis show that the final temperature profile is significantly influenced by both the initial temperature and the size of the concrete part. However, the addition of SCMs to the concrete mixture lessens this sensitivity, especially when fly ash is used instead of some part of cement. Furthermore, when considering the utilization of different replacement levels of supplementary cementitious materials (SCMs), the findings demonstrate significant reductions in both the maximum temperature and maximum temperature gradient within the concrete. The results indicated that the usage of fly ash led to a greater reduction in the maximum temperature and temperature gradient compared to using GGBFS. Additionally, the presence of GGBFS resulted in a delay in the time required for the concrete to reach its maximum temperature. This suggests that adding fly ash to mass concrete lessens its sensitivity to changes in size while at the same time reducing the maximum temperature and thermal gradient inside the concrete. Furthermore, the degree of hydration affects the thermal properties of concrete, including its thermal conductivity and specific heat capacity. As the hydration reaction advances, the amount of available water or moisture inside the concrete drops, which causes a decrease in thermal conductivity and specific heat capacity. In earlier models, these thermal properties were frequently assumed to have constant values. A sensitivity analysis comparing the modeling results with constant thermal properties to those considering variations with hydration reveals that assuming constant specific heat capacity significantly impacts the final results. However, assuming a constant thermal conductivity does not cause substantial changes. In conclusion, the developed model offers a simple yet effective approach to predict the temperature distribution within concrete elements using the finite volume method. It accounts for various boundary conditions, considers the generation of heat during cement hydration, and incorporates the behavior of blended cement using a superposition of S-shaped functions. The model's accuracy is validated through comparisons with experimental data and existing models. Sensitivity analysis provides insights into the influence of different parameters and variations on the temperature profile. By addressing the thermal cracking issue, the model contributes to ensuring the safety, durability, and cost-effectiveness of concrete structures.
Nano silika ve mikro silika katkılı harçlarda durabilite ve mekanik özellikler

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-20) Başaran, Merve ; Atahan, Hakan Nuri ; 501181024 ; Yapı Mühendisliği

Beton; çimento, agrega, katkı maddeleri ve karışım suyunu içeren karmaşık yapıya sahip olan bir yapı malzemesidir. Aynı zamanda en yaygın olarak kullanılan insan yapımı yapı malzemelerinden biridir ve her yıl yaklaşık 20 milyar metrik ton üretilmektedir. Beton yapımı için üretilen çimento, küresel karbondioksit emisyonunun büyük bir kısmına neden olmakta ve çevre kirliliği açısından büyük endişe yaratmaktadır. Bu etkiyi azaltmak için son zamanlarda birçok araştırmacı çimento kullanımını azaltmak ve betonun servis ömrünü artırmak için çalışmalar yapmaktadır. Betonun servis ömrünün en önemli göstergelerinin durabilite ve mekanik performans olduğu söylenebilir. Beton, çeşitli boyutlarda ve farklı miktarlarda boşluklar içeren bir yapı malzemesi olduğundan, çeşitli çevresel faktörler betonun özelliklerini etkiler ve değiştirir. Sıvı ve/veya gazın betona sızması bu boşluklar sebebiyle gerçekleşir. Bu olaya betonun geçirgenliği denir. Boşluklara penetrasyon, difüzyon, basınç altında emme veya kılcal emme ile gerçekleşir ve beton içindeki boşlukların miktarına, dağılımına ve boyutuna bağlıdır. En yaygın durum kılcal emmedir, bu nedenle kılcal boşluklar betonun durabilitesi ve mekanik performansında önemli bir role sahiptir. Betondaki boşluklardan içeri giren sıvılar veya gazlar zamanla betonda fiziksel veya kimyasal reaksiyonlara neden olur, sonrasında ise betonda çatlaklar oluşturur ve onun yapısını bozar. Bu kimyasal saldırılardan biri de sülfat saldırısıdır. Bu reaksiyonlar sonucunda oluşan ürünler birleşerek sertleşmiş betonun genleşmesine neden olur. Bu genişleme nedeniyle derin çatlaklar oluşur. Bu, betonun dayanım ve durabilitesinin azalmasına neden olur. Sonuç olarak da betonun servis ömrünü azaltır. Betonun durabilitesini ve mekanik özelliklerini arttırmanın en temel yolu betondaki boşlukları azaltmaktır. Betondaki boşluklar azaltıldığında daha yoğun bir yapı elde edilir, böylece gaz ve sıvı girişleri daha zor hale gelir. Bu sayede daha dayanıklı bir beton elde edilir. Bu konuda bugüne kadar birçok çalışma yapılmış ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte mikro ve nano boyutta birçok farklı mineral katkı maddesi denenmiştir. Betonda kullanılan mikro ve nano malzemelerin, özellikle arayüz bölgesinde, filler etkisi nedeniyle genel olarak betonun özelliklerini iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Ancak en iyi etki, silika içeriğinden dolayı nano-silika (NS) ve mikro-silika (MS) minerallerinde gözlenmiştir. Filler etkisinin yanı sıra silika içeren mineral malzemeler betonda puzolanik etkiye de neden olmaktadır. Nemli bir ortamda betondaki CH kristalleri ile silis arasındaki reaksiyonla C-S-H yapısının oluşması puzolanik reaksiyon olarak adlandırılır. Bu sayede daha yoğun bir arayüz ve daha güçlü bir yapı elde edilir. Nano malzemeler üzerine yapılan çalışmalar incelendiğinde genel olarak beton yerine harç numuneleri üzerinde yapıldığı görülmektedir. Bazı araştırmalarda harçlarda NS ve MS birlikte kullanılır ve bu sinerjik bir etki yaratır. Yapılan bu çalışma kapsamında sinerjik etkinin değerlendirilmesi amacıyla harç numuneleri üretilmiş ve mikro ve nano silika tek tek veya birlikte kullanılmıştır. Üretilen numuneler üzerinde mekanik (basınç ve eğilme) ve durabilite (sülfat direnci, su emme ve ağırlıkça su emme) deneyleri yapılarak bu malzemelerin ve bunların kombinasyonlarının karışımların mekanik ve durabilite özelliklerine etkisinin görülmesi amaçlanmıştır. Üretilen numuneler bir yılı aşkın bir süredir sülfat içeren çözelti içersinde tutulmaktadır ve belirli periyotlarda boy ölçümleri alınmaktadır ve MS ve NS kullanımının dış sülfat etkisinden dolayı kaynaklanabilecek deformasyonları ne ölçüde sınırlayabileceği araştırılmıştır. Sonuçlara göre mikro silika ilavesi basınç ve eğilme dayanımlarını %25'e kadar arttırmıştır. Öte yandan nano silikanın bu parametreler üzerinde önemli bir etkisi gözlenmemiştir. Ayrıca kapiler su absorpsiyon ve sülfat dayanım testleri sonuçları değerlendirildiğinde, mikro ve nano silikanın ayrı ayrı ilave edildiği karışımlarda sorptivitenin azaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, mikro ve nano-silika kombinasyonu çok daha önemli (sorptivite için %50'ye kadar) bir azalma ile sonuçlanmıştır.
Nano silika-mikro silika içeren normal ve yüksek dayanımlı betonlarda donatı-beton aderans özelliklerinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-20) Boyacı, Büşra ; Atahan, Hakan Nuri ; Turan, Ömer Tuğrul ; 501191067 ; Yapı Mühendisliği

Günümüz dünyasında en çok tüketilen yapı malzemesinin beton olduğu bilinmektedir. Zaman geçtikçe beton yapılardan daha yüksek dayanım ve daha uzun hizmet ömrü beklenmektedir. Yıllar içinde inşaatta kullanılan betonun dayanım gerekliliği arttıkça yüksek dayanım tanımı da değişmektedir. Yüksek dayanımlı beton üretimi; yüksek kaliteli malzemeler ile birlikte düşük su/çimento oranının kullanılmasına ve agrega-matris ara yüzey bölgesi özelliklerinin iyileştirilmesine bağlıdır. Bu beklentileri karşılamak için betonun tasarım parametrelerinin geliştirilmesinin yanı sıra beton karışımına kimyasal ve mineral katkılar eklenmektedir. Ancak, son yılların en popüler malzemelerinden biri nano malzemelerdir. Özellikle boyut ve reaksiyon özellikleri açısından mikro silika kullanımı, yüksek dayanımlı beton üretimi için vazgeçilmez bir malzemedir. Ayrıca mikro silikanın beton mikro yapısında yarattığı iyileştirme nano silika kullanımı ile daha etkin hâle getirilebilir. Örneğin, mikro ve nano silikanın birlikte sağladığı mikro yapısal iyileştirme, betonun gözenek yapısına daha duyarlı hale gelmesine neden olur. Gözenek yapısı geçirimliliği etkiler ve bilindiği gibi betonun geçirimliliği betonun dayanıklılığında en önemli etkenlerden biridir. Betonarme, yapılarda en çok kullanılan taşıyıcı sistemlerden biridir. Betonarme yapıların değerlendirilmesinde, beton ve donatının kalitesi kadar önemli olan bir diğer etken beton ve donatı arasındaki bağdır. Özellikle betonarme yapıların yaygınlaşması beton-donatı arasındaki aderans özelliklerinin anlaşılmasını önemli kılmıştır. Beton ve donatıdan oluşan bir yapı elemanının betonarme olarak davranabilmesi için donatıların betona kenetlenmesi gerekir. Bu kenetlenme; betonun çekme dayanımı, donatının yüzey geometrisi, donatı çapı, çeliğin akma dayanımı, aderans boyu, donatı etrafındaki beton örtü kalınlığı (pas payı), kullanılan agreganın cinsi ve katkı maddeleri gibi birçok değişkenden etkilenir. Bu nedenle betonun karakteristik özelliklerinin de beton-donatı aderansı üzerinde etkisi büyüktür. Mineral katkıların, donatı ve beton arasındaki bağ etkisi birçok araştırmada ele alınmış ve incelenmiştir. Bu çalışmada da mineral katkı olarak mikro silika ve nano silika kullanılmıştır. Nanosilika ve mikrosilikanın; beton-donatı arasında oluşan aderans özellikleri üzerindeki ve beton karışımlarının tek eksenli basınç altında ölçülen tepe öncesi gerilme-şekil değiştirme davranışları üzerindeki sinerjik etkileri araştırılmıştır. Farklı oranlarda nano-silika ve/veya mikrosilika (MS8%, NS1,5%, NS3%, MS8%+NS1,5%, MS4%+NS2,25%) içeren beş karışım ve mineral katkı içermeyen (REF) bir karışım olmak üzere toplam altı karışım ele alınmıştır. Tüm karışımlar İki farklı su/çimento oranı ile hazırlanmıştır (w/c=0,36, w/c=0,55). Numunelere basınç dayanımı deneyi, deplasman kontrollü tek eksenli basınç deneyi, yarma-çekme deneyi ve çekip-çıkarma (pull-out) deneyi uygulanmıştır. Çekip-çıkarma deneyi uygulanan deneylerde donatılı küp numuneler kullanılmıştır. Bu numuneler hem düz hem nervürlü donatılar ile hazırlanmıştır. Diğer deneyler için silindir numuneler kullanılmıştır. Öncelikle farklı beton karışımlarına MS ve/veya NS ilave edildiğinde, değişen parametrelerin betonun karakteristik özelliklerini nasıl etkilediği belirlenmeye çalışılmıştır. Bu özellikleri belirleyebilmek için silindir numunelere gerekli deneyler yapılarak, numunelerin basınç dayanımı (28 ve 90 gün), elastisite modülü ve süreksizlik ve çözülme sınırları belirlenmiştir. Deney sonuçlarına göre mikro ve nano silika katkılı numunelerin basınç dayanımı referans karışımına göre daha yüksek çıkmıştır. Ayrıca basınç dayanımında en yüksek artışın (28 günde referans karışıma göre %37 oranında artan) mikro silika ve nano silikanın birlikte kullanıldığı karışımdan (NS2,25%+MS4%) elde edildiği görülmüştür. Deplasman kontrollü tek eksenli basınç deneyi sonuçlarından elde edilen normalize süreksizlik ve çözülme sınır değerlerinde de benzer bir trend görülmüştür. Karışımlarda MS ve /veya NS ilavesi, normalize süreksizlik ve çözülme sınırlarını artırmıştır. Ancak karışımlar arasında elastisite modülü değerlerinde önemli bir değişiklik saptanmamıştır. Beton-donatı arasındaki bağ özellikleri ise hem düz hem de nervürlü donatı için incelenmiştir. Donatı ve betonun aderans özelliklerini belirlemek için her iki donatı tipine de çekip-çıkarma (pull-out) testi yapılmıştır. Bu test sonucunda yük-yer değiştirme ve sıyrılma enerjisi-yer değiştirme ilişkileri elde edilmiştir. Ayrıca, bağ kopma mekanizmasının daha iyi değerlendirilmesi için elastisite modülü, yarma çekme ve basınç dayanımı deney sonuçları ile çekip-çıkarma deneyi sonuçları birlikte incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; nano ve mikro silika ayrı ayrı kullanıldığında basınç dayanımı üzerinde önemli bir etkiye sahip olmadığı gözlemlenmiştir. Ancak birlikte kullanıldıklarında (NS1,5%+MS%8), basınç dayanımı değerlerinde yaklaşık %14'lük artışa ulaşılmıştır. Çekme dayanımı test sonuçlarında ise farklı bir durum gözlenmiştir. Mikro ve nano silikanın birlikte sağladığı mikro yapısal iyileştirme, betonun gözenek yapısına daha duyarlı hale gelmesine neden olmuştur. Bağ dayanımı ve sıyrılma enerjisi sonuçlarında, nano ve mikro silikanın birlikte kullanıldığı ve düz donatı içeren numunelerde referans numunelere göre önemli bir artış gözlemlenmiştir. Nervürlü donatı içeren numunelerde ise özellikle normal dayanımlı betonlarda en yüksek gerilme ve sıyrılma enerjisi referans numuneden elde edilmiştir. Bunların yanı sıra, ortaya çıkan sonuçlar doğrultusunda bağ dayanımını ve sıyrılma davranışını öngören tahmin modelleri önerilmiştir. Düz donatı içeren numunelerde artık gerilme 0,7×τu olarak belirlenirken, nervürlü donatıya sahip numunelerde bu değer 0,4×τu olarak belirlenmiştir. Bu, tepe gerilimine (bağ dayanımına) ulaşıldıktan sonra, özellikle MS ve/veya NS kullanıldığında, artık bağ geriliminin, nervürlü olanlara kıyasla düz donatıda daha etkili bir şekilde korunabileceğini göstermiştir.
Nano silikanın yüksek oranda uçucu kül içeren betonların taze hal, priz süresi ve mekanik ozellikleri üzerine etkisinin araştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-20) Baran, Ahmet ; Atahan, Hakan Nuri ; 501181002 ; Yapı Mühendisliği

Beton; çimento, agrega, su ve katkı malzemelerinden oluşmaktadır. Beton ve harç yapımında bağlayıcı malzeme olarak kullanılan çimentonun üretim ve nakliye aşamalarında çevreye yüksek miktarda karbondioksit (CO2) salınmaktadır. Bu nedenle, çimento üretimi, çevreye sürdürülebilirlik anlamında büyük zarar vermektedir. Son yıllarda daha sürdürülebilir bir çevre için bilim insanları, çimentoya alternatif malzemeler geliştirmeye çalışmaktadır. Bu malzemeler, bazı durumlarda çimentonun yerini tamamen alamasa da çimentonun belirli bir miktarı ile ikame edilerek (puzolanik malzemeler) kullanılmaktadır. Bu puzolanik malzemelerden birisi olan uçucu kül, hem atık bir malzeme olması hem de çimento hidratasyonu sonucu oluşan serbest kireci nemli ortamda bağlayarak çimento esaslı malzemeye ileri yaşlarda mukavemet kazandırması ve malzeme dürabilitesine katkı sağlaması nedenleri ile kritik bir öneme sahiptir. Ayrıca araştırmalar, uçucu külün, betonun işlenilebilirlik özelliklerini arttırdığı ve hidratasyon sıcaklığını düşürdüğünü de göstermektedir. Uçucu kül ile çimentonun ikamesi sürdürülebilirliğe ciddi bir katkı yapsa da bu malzemenin bazı dezavantajları da vardır. Örneğin, uçucu kül içeren betonların erken yaş dayanımları genel olarak düşüktür. Bunun sebebi uçucu külün bağlayıcılık özelliği kazanması için ortamda hidratasyon ürünlerinden olan CH kristallerinin bulunması gerekliliğidir. Çimentonun hidratasyonu başlamadan uçucu külün bağlayıcılık özelliği kazanamaması, priz süresinde de gecikmeye yol açmaktadır. Betonu daha sürdürülebilir yapmanın başka bir yolu da beton kalitesini arttırarak servis ömrünü uzatmaktır. Bu anlamda, yüksek özgül yüzey alanı ve yüksek reaktiflerinden dolayı nanomalzemeler, son yıllarda birçok çimento esaslı kompozitlerde kullanılmaktadır. Bu nanomalzemelerden, beton üzerinde en çok araştırma yapılan malzemelerden biri de nano silikadır. Nano silika, amorf silikanın ayrı parçacıklarının su içindeki kararlı dağılımları olarak tanımlanabilir. Nano silikanın, ana bileşeni olan amorf silika (>%99), CSH jelleri oluşturmak için Ca(OH)2 ile reaksiyona girer (puzolanik etki). Oluşan CSH, hem matrisin hem de arayüzey geçiş bölgesinin mikro yapısını iyileştirmektedir. Ek olarak, nano silika, sahip olduğu yüksek özgül alanına bağlı olarak bir çekirdeklenme etkisi yaratarak hidratasyon sürecini hızlandırmakta ve buna bağlı olarak priz süresini azaltmaktadır. Ayrıca, betonun erken yaş dayanımını arttırdığı da bilinmektedir. Nano silikanın görece dezavantajları ise hidratasyon sıcaklığını arttırması ve işlenebilirlik özelliklerini azaltmasıdır. Son yıllarda, nano silika ile puzolanik malzemelerin (uçucu kül, yüksek fırın cürufu, silis dumanı) sinerjitik etkisi araştırmacılar tarafından sıklıkla çalışılmaktadır. Uçucu kül kullanmanın dezavantajları olan erken yaş dayanımının düşük olması ve geciken priz süresinin, nano silika ile telafi edilip edilemeyeceği ile alakalı bir literatür boşluğu bulunmaktadır. Araştırmalarda kullanılan betonlarda, aynı akışkanlaştırıcı miktarları kullanılmış ve bu durumun da yerleşme özellikleri üzerinde olumsuz bir etki yaratabileceği düşünülmüştür. Bu bağlamda, bu tez kapsamında sunulan çalışmada, aynı kıvamlarda (Naftalin esaslı akışkanlaştırıcı kullanılmıştır; Slump: 20±1 cm) 4 farklı uçucu kül oranında (çimentonun hacimce %0, %20, %35 ve %50 ikame edilmiş) ve 3 farklı nano silika dozajındaki (bağlayıcının hacimce %0, %1,7 ve %3,4 ü oranlarında) toplam 12 farklı karışım üzerinde reoloji (Plastik viskozite, statik ve dinamik akma gerilemesi), priz süresi, hidratasyon sıcaklık ölçümü, ve 3 farklı yaşta (7, 28 ve 90 gün) basınç dayanımı ve elastisite modülü testleri yapılmıştır. Sunulan bu çalışmanın önemli bir amacı, çimentonun, normal ve yüksek oranlarda uçucu kül ile yer değiştirilmesi sonucu oluşacak dayanım kayıplarının veya gecikmelerinin nano silika kullanımı ile ne derece tolere edilebileceğinin araştırılmasıdır. Ayrıca, nano silikanın ve/veya uçucu külün dayanım ve elastisite modülü gelişimi üzerine etkileri de araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; uçucu kül ikame oranı arttıkça aynı kıvamı elde edebilmek için kullanılması gereken katkı miktarı azalırken, nano silika dozajı arttıkça, aynı kıvamı elde edebilmek için gerekli katkı miktarı artmıştır. Uçucu külün ikame oranı arttıkça işlenilebilirlik özelliklerinin geliştiği ve tersine, nano silika dozajı arttıkça işlenebilirlik özelliklerinin zayıfladığı gözlemlenmiştir. Kullanılan katkı miktarlarının, reolojik özelliklere ve hidrataston sıcaklığı üzerine ciddi olarak etki ettiği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, uçucu külün priz süresini geciktirdiği ve nano silikanın priz süresini azalttığı sonucuna varılmıştır. Kullanılan nano silika, uçucu kül kullanımı ile oluşan priz süresindeki gecikmeyi bir nebze tolere etse de gecikmenin tamamını karşılayamamıştır. Mekanik deneylere ait sonuçlar irdelendiğinde, uçucu kül ikamesi arttıkça 7 ve 28. günlerde basınç dayanımının azaldığı fakat aradaki dayanım farkının 90 günde azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Nano silika, öte yandan, 7 günlük basınç dayanımı sonuçları üzerinde bir artış etkisi gösterse de bu etki 28 ve 90 günlerde azalmaktadır. Uçucu külün erken yaşlarda oluşturduğu olumsuz etkinin, nano-silika ilavesi ile kısmen dengelendiği görülmüştür. Ancak ilerleyen yaşlarda nano silikanın etkisi azalmıştır. Elastisite modülü deney sonuçlarına göre, genel olarak, artan basınç dayanımı ile elastisite modüllerinin arttığı söylenebilir. 28-90 günlük elastisite sonuçları, uçucu külün ve/veya nano silikanın elastisite modülü üzerinde ciddi bir etkisi olmadığını göstermektedir. Bunun yanında, 7 günlük elastisite deneyi sonuçlarına göre artan uçucu kül ikamesi ile elastisite modülü azalmıştır (%20 uçucu kül içeren karışım hariç).
Orta yükseklikte betonarme binada eğri yüzeyli sürtünmeli izolatör sisteminin etkinliğinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-03) Aksay, Meltem ; Darılmaz, Kutlu ; 501181064 ; Yapı Mühendisliği

Bu çalışmada deprem yalıtımı uygulamalarının tipik bir hastane binası üzerinde etkinliği incelenmiştir. Plan ve taşıyıcı sistem özellikleri hemen hemen her katta aynı olan 5 katlı binanın Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018)'nda bulunan şartlara göre deprem yalıtımı tasarımları yapılmıştır.Yapısal analizlerde ETABS analiz programından yararlanılmıştır. Sismik izolatör tipi olarak uygulamada ve literatürde sıklıkla kullanılan kayıcı esaslı sürtünmeli sarkaç tipi izolatör kullanılmıştır. Sırasıyla 50 yılda %2 ve 50 yılda %10 aşılma olasılıklarına karşılık gelen DD-1 ve DD- 2 deprem seviyelerine göre ölçeklendirilmiş 11 adet deprem kaydı doğrusal olmayan dinamik analizlerde kullanılarak yapılan tasarımların deprem performansları belirlenmiştir. Performans kriterleri, DD-1 deprem seviyesinde izolatör sistemlerinin alt sınır değerleri kullanılarak, yalıtım birimlerinin (izolatörlerin) deplasman ve dayanım limitlerinin aşılmaması, DD-2 deprem seviyesinde ise izolatörlerin üst sınır değerleri kullanılarak, üst yapıya etkiyen kuvvet ve kat göreli şekil değiştirmelerinin hedeflenen ve yönetmelikte verilen sınırların altında kalması olarak belirlenmiştir. Analizlerin sonucunda ortaya çıkan kat kesme kuvvetleri, göreli kat ötelemeleri, en büyük kat deplasmanları ve yapı periyotları karşılaştırmalı olarak çizelgeler halinde verilerek değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar geometrik ve malzeme özellikleri değişmeden oluşturulan ankastre mesnetli bina tasarımı ile karşılaştırmalı olarak yorumlanmıştır. Sismik izolatör mesnetli sistemlerin kullanılmasıyla artan yapı periyodu, azalan göreli kat ötelenmesi oranı,azalan kat kesme kuvveti ve azalan kat deplasmanları ile yapı daha güvenli hale getirilmiştir.

Gözat

Başlık ile LEE- Yapı Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri