LEE- Deprem Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 5
-
ÖgeReinforced concrete coupling beams and viscoelastic coupling dampers (VCD) in high-rise buildings(Graduate School, 2022-08-03)The rapidly increasing world population in the 20th century and the developments in building manufacturing technology accelerated the design and manufacture of high rise buildings all over the world. High-rise buildings are structures that must have special design principles due to the complexity of their dynamic behavior. Conventional strength design methods are not sufficient to determine the performance of high rise buildings under seismic forces. In national and almost all international codes, along with the design of high rise buildings according to their strength, the displacement based design should also be done. The carrier systems of high rise buildings can be formed using very different systems. However, the carrier systems of high rise buildings generally have a core formed by the shear wall arms around the stairs, elevators and technical areas, and the coupling beams connecting these shear wall arms. The location and length of the shear walls constituting this core and the depth of the coupling beam change according to the limitation of the relative storey drift of the building and the comfort conditions under wind loads. In high rise structural systems formed by shear walls and coupling beams, the coupling beams can be subjected to large non-linear deformations under earthquake loads. Generally, non-linear strains are concentrated in these elements. Therefore, the performance of high-rise buildings with this type of load-bearing system under seismic loads generally depends on the behavior of the coupling beams. In addition, the coupling beams located between the rigid shear wall arms can crack even under wind loads. Many details have been studied in order to increase the performance of the coupling beams under lateral loads. The most common detail in practice is the diagonal reinforcement configuration in reinforced concrete deep coupling beams. In addition, the steel coupling beam detail formed between the reinforced concrete shear wall arms is frequently used in practice. However, it is difficult to manufacture these details in the field and prolongs the production times. The cost of constructing high rise buildings is considerably higher than the cost of a typical building structure. The fact that the nonlinear deformations of the coupling beams are high under earthquake loads, the damage is concentrated in these regions, the manufacturing of conventional coupling beams is difficult and time-consuming brings up the improvement of the design and performance of the coupling beams in high-rise structural systems formed by coupled wall. In recent studies, instead of reinforced concrete rigid coupling beams, the design of more flexible energy absorbing coupling beams has been discussed. In this thesis, it is suggested to use dampers instead of reinforced concrete coupling beams connecting the shear wall arms. A new viscoelastic damping (VCD) device developed for high rise buildings at the University of Toronto was used in this thesis. The first model is a high ductility shear wall system, in which 46 story reinforced concrete shear wall arms are combined with deep coupling beams, located in an area with high seismicity. In the second model, VCDs were used instead of the deep reinforced concrete coupling beams in the first model. In order to compare the performance of these two systems and to optimize the location and number of VCDs, nonlinear time history analyzes were performed. Analysis results of high rise buildings with two different systems were compared and examined.
-
ÖgeDeprem etkisinde taban yalıtımlı bina tasarımı ve makine öğrenmesi algoritmalarıyla deplasman doğruluklarının tespiti(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022)İnsanoğlu, yüzyıllar boyunca yüksek sayıda can ve mal kaybına neden olan depremin meydana getirdiği dinamik etkilerden korunmanın yollarını aramıştır. Bu etkilerden korumayı düşündükleri ilk alanlar ise içerisinde yaşadıkları konutları olmuştur. Çoğunluğu aktif fay bölgeleri içerisinde bulunan ülkemizde ise can ve mal kaybının önlenmesi adına depreme dayanıklı ve sürekli kullanımı hedefleyen tasarım yöntemlerinin önemi gün geçtikçe artmaktadır. Özellikle, merkez üssü Gölcük olan 17 Ağustos 1999 depreminden sonra, bu konu ile ilgili standartların ve yönetmeliklerin güçlendirilmesi ve uygulamada alınan önlemlerin artması, ülkemiz adına bu konuda atılmış en önemli adımlardan birkaçı olmuştur. Bu çalışma, dört katlı bir binanın, tabanına yerleştirilen on altı adet kurşun çekirdekli kauçuk deprem yalıtım birimiyle birlikte, deprem etkisi altında taban yalıtımlı olarak tasarlanmasını içermektedir. Ayrıca, aynı binaya beş yüz yetmiş beş farklı özelliğe sahip olan kurşun çekirdekli kauçuk deprem yalıtım biriminin uygulanmasıyla birlikte, TBDY 2018'e göre en büyük deprem yer hareketi seviyesi altında, alt ve üst limitlerinin ortalaması ile elde edilen deplasman değerlerinin sonucu olarak oluşturulan veri tabanıyla, altı farklı makine öğrenmesi algoritması çalıştırılmış, başarı oranları tespit edilmiş ve algoritmalar da kendi aralarında karşılaştırılmıştır. Bu çalışmadaki amaç, farklı özelliklere sahip bir yalıtım birimi türünün, aynı özellikteki bir binaya uygulandığında, oluşabilecek deplasman değerinin hızlı bir şekilde tespiti ve yaklaşık bir fikir vermesidir. Bu tez çalışması, dört bölümden oluşmaktadır.
-
ÖgeFarklı eksenel yüklere maruz standart altı betonarme kolonlarda boyuna donatı bindirmeli ek detayının deprem performansına etkisi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-28)Gelişmekte olan birçok ülkede, mevcut yapı stokunun büyük bir kısmını inşa edildiği dönemin yönetmelik kurallarına uymayan betonarme yapılar oluşturmaktadır. Bu yapıların elemanlarında, düşük beton dayanımı, yetersiz enine donatı ve uygun inşaat detayları olmayan düz yüzeyli donatı kullanımı (örn. yetersiz bindirme şekilleri) gibi önemli eksiklikler görülmektedir. Taşıyıcı sistemin en önemli parçası olan kolon, bu eksikliklerden en çok etkilenen eleman konumundadır. Kolonlar, yapı ağırlığından kaynaklanan eksenel yüklere ve deprem olması durumunda yatay yüklere maruz kalmaktadır. Bu yetersiz kolon elemanlarının deprem yükleri altında davranışlarının anlaşılabilmesi, olası can ve mal kayıplarını önleyebilecek yapısal müdahale yaklaşımlarının geliştirilebilmesine olanak sağlayacaktır. Tez çalışması kapsamında, ülkemizde sıkça rastlanılan standartların altında özelliklere ve farklı eksenel yük seviyelerine sahip betonarme kolon elemanlarında, boyuna donatılarda görülen bindirme şekillerinin deprem davranışına etkisi incelenmiştir. Mevcut yapıların büyük bir bölümünü temsil eden standart altı özelliklere sahip numunelerin üretilmesine dikkat edilmiştir. Bu sebeple kolonlar üretilirken düşük dayanımlı beton (10 MPa) kullanılmıştır. Hem boyuna donatılar hem de enine donatılar için aderans yeteneği çok az olan düz yüzeyli çelik donatılar tercih edilmiştir. Ayrıca mevcut yapılarda fazlaca karşılaşılan fazla enine donatı aralığı (200 mm), etriye sonunda 90° kanca kullanımı, yetersiz bindirme boyu gibi detaylar kullanılmıştır. Numuneler, 300 mm x 300 mm kesit boyutlarına sahip ve 1,5 metre boyunda üretilmiştir. Boyuna donatılar için 14 mm, enine donatılar için 10 mm çapında düz yüzeyli donatılar kullanılmıştır. Bindirme olmayan bölgelerde minimum donatı oranı olan yüzde 1 değeri tercih edilmiştir. Bindirmeli ek detayı içeren numunelerde mevcut yapılarda da sıkça rastlanılan 20db bindirme boyu kullanılmıştır. Numunuler, üzerinde bulunan eksenel yük seviyesi ve boyuna donatılarda bulunan bindirme şekilleri parametre olarak dikkate alınacak şekilde 9 adet tam ölçekli kolon numunesi üretilmiştir. Birinci seti temsil eden 3 adet numunede temel içerisinden kolon tepesine kadar uzanan sürekli donatı bulunmaktadır. İkinci seti temsil eden diğer 3 adet numunede 20db bindirme boyuna sahip ve bindirme sonunda kanca bulunan boyuna donatı bulunmaktadır. Son olarak üçüncü seti temsil eden 3 adet numunede ise 20db bindirme boyuna sahip ve bindirme sonunda kanca bulunmayan boyuna donatı bulunmaktadır. Deneylerde eş zamanlı olarak yapıların düşey yüklerini ve sismik hareketleri temsil edecek şekilde, numune setlerinde bulunan kolonlar üç farklı eksenel yük seviyesine (eksenel yük kapasitelerinin %30'u, %50'si ve %70'i) ve tekrarlı çevrimsel yatay yer değiştirmeye maruz bırakılmıştır. Deneysel bulgulara bakıldığında, bindirme şeklinden bağımsız, kolonların maruz kaldığı eksenel yük seviyesi arttıkça, numunelerin yapabileceği yerdeğiştirme kapasitesi azalmakta, dolayısıyla yutulan enerji de bu düzeyde azalmaktadır. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numunelerde, şeklinden bağımsız bindirmelerin, numunenin yatay yük kapasitesini ve yapabileceği yerdeğiştirme kapasitesine olumsuz etkisi olduğu görülmüştür. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %70'i bulunan numunelerde ise, bindirmelerin etkisi görülemeden göçme gerçekleşmiştir. Eksenel yük kapasitesinin %30'u üzerinde bulunan numunelerde temel ile kolon kesişim bölgesinde sıyrılma gözlemlenirken, eksenel yük kapasitesinin %50'si üzerinde bulunan numunelerde sıyrılmanın çok az olduğu, eksenel yük kapasitesinin %70'i üzerinde bulunan numunelerde ise sıyrılma olmadığı gözlemlenmiştir. Bindirme eki detayından bağımsız, kolonların üzerindeki eksenel yük seviyesi arttıkça plastik mafsal bölgesinde değişim olduğu gözlemlenmiştir. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numunelerde, plastik mafsal bölgesi kolon tabanı ile 400 mm yüksekliği arasında oluşurken,üzerinde eksenel yük kapasitesinin %70'i bulunun kolonlarda plastik mafsal bölgesi 400 mm ile 800 mm aralığında olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum çok yüksek eksenel yük seviyelerinde temelden gelen sargılama etkisinin arttığını dolayısıyla kolon temel birleşim bölgesinin hasar almaması ile sonuçlanmıştır. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numunelerde deneyin ilk çevrimlerinde numune uzüerinde eğilme çatlakları gözlemlenmiştir. Deney sonuna yaklaşıldıkça eğilme çatlakları yerini basınç çatlaklarına bırakmıştır. Diğer yandan üzerinde eksenel yük kapasitesinin %70'i bulunan numunelerde ise deney boyunca sadece basınç çatlakları gözlemlenmiştir. Buradan bu numunelerde tüm kesitin basınç gerilmeleri altında olduğu anlaşılmıştır. Kalıcı yer değiştirme oranlarına bakıldığında özellikle bindirme içeren numunelerde itme ve çekme yönlerinde gerçekleşen kalıcı yerdeğiştirmelerde büyük farklılıklar olduğu gözlemlenmiştir. Numunelerde bindirmenin varlığı, itme ve çekme çevrimlerinde simetrik kalıcı yerdeğiştirmenin önüne geçmiştir. Sürekli donatıya sahip kolonlar, açık kaynak kodlu sonlu eleman yazılımı olan Opensees programında modellenmiştir. Sargılı, sargısız beton ve çelik donatı davranışının modellenmesi için Opensees malzeme kütüphanesinden yararlanılmıştır. Üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numunelerde görülen sıyrılma davranışı parametrik bir model yardımıyla programa tanımlanmıştır. Modellemenin ardından analiz yapılmıştır ve deneysel veriler ile analitik çalışma sonucu elde edilen verilerin karşılaştırılması yapılmıştır. Karşılaştırma sonucunda özellikle üzerinde eksenel yük kapasitesinin %30'u ve %50'si bulunan numuneler için deneysel verilerle, analitik veriler arasında iyi bir uyum olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçların literatürde konu ile alakalı boşluğu dolduracağı ve bindirmeli donatı içeren kolon incelemeleri ve bu tip kolonların güçlendirilmesinde mühendislerin daha doğru yaklaşımlar üretmesine katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Ek olarak geçmiş yönetmeliklerde, bindirme içeren kolon elemanlarda eksenel yük seviyesinden bağımsız olarak belirli kısıtlamalar koyulmuştur. Ancak çalışma sonucunda özellikle yüksek eksenel yük seviyelerinde bazı kısıtlamaların geçerliliğini yitirdiği gözlemlenmiştir. Düz yüzeyli donatılarda bindirme eki kullanılacaksa bindirme sonunda kanca yapılmasının zorunlu tutulması bu kısıtlamaların en önemlilerinden biridir. Ancak yapılan çalışma gösteriyor ki, kapasitesinin %50 ve %70'i kadar eksenel yük seviyesine maruz ve bu denli az bindirme boyuna (20db) sahip kolonlarda bindirmenin kancalı veya kancasız olmasının davranışa etkisi neredeyse aynıdır. Kapasitesinin %30'u kadar eksenel yük seviyesine maruz kolonlarda ise kancanın varlığı kancasız duruma göre az da olsa davranışa olumlu etkisi olduğu görülmüştür.
-
ÖgeAyarlı kütle sönümleyici ekli betonarme bir bina üzerinde fizibilite analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-03)Binalar tasarlanırken statik yüklerin yanı sıra dinamik yükler de göz önünde bulundurulur. Depremden kaynaklı dinamik kuvvet tepkilerini azaltmak için ülkelerin deprem yönetmelikleri ve şartnameleri olmakla birlikte yeni bilgilerle birlikte yenilikler ve revizyonlar gelmektedir. Depremler, birçok yapı türünde titreşim sorunlarına neden olarak aşırı ivmelenmelere ve yer değiştirmelere sebebiyet vererek yapının hizmet verebilirliğini kaybetmesine neden olabilir. Yer hareketleri sırasında yapısal davranışı iyileştirmek için sismik sönümleyici tasarımına ilişkin farklı fikirler önemli ölçüde geliştirilmiştir. Sismik sönümleyici, sismik olaydan sonra yapıların güvenliğini ve hizmet verilebilirliğini güvence altına almak için önemli bir yeniliktir. Bu nedenle, geleneksel tasarımlar yerini modern şemalara bırakmakta ve yeni çözümler önerilmektedir. Depremler sırasında yapısal tepkiyi azaltarak binaları olası hasarlardan korumak için sismik sönümleyiciler bu amaçla kullanılabilir. Yeni yüksek mukavemetli malzemelerin ve sert hafif yapısal bileşenlerin ortaya çıkışı, giderek daha ince olan yüksek binaların tasarlanmasını ve inşa edilmesini mümkün kıldı. Bu yapılar, sıkışık modern şehir merkezlerinde verimli arazi kullanımı sağlarken, diğer avantajların yanı sıra malzeme kullanımı, yerinde nakliye ve derin temeller için azaltılmış gereksinimler yoluyla inşaat maliyetini düşürür. Bununla birlikte, binalar dinamik etkiler karşısında salınım eğilimindedir. Bu salınımlar, orta dereceli deprem hareketi altında (yani hizmet verilebilirlik sınır durumunda) yaşayanların konfor eşiklerini aşan kat ivmeleri oluşturarak işlevsellik kaybına ve aksama süresine yol açabilir. Geleneksel güçlendirme ile titreşimlere duyarlı binaların yanal rijitliği artırmak, genel hizmet verilebilirlik sınır durumu performansını en yüksek kat ivmeleri ile ilişkili olarak iyileştirmez. Bu yaklaşımın önemli bir dezavantajı, yapı ne kadar rijit olursa, artan rijitlik nedeniyle depremlerin ürettiği kuvvetin o kadar büyük olması ve dolayısıyla yapının doğal frekansını arttırmasıdır. Geçmiş deprem verilerine bakıldığında büyük ölçekli depremlerin betonarme yapılarda kalıcı hasarlar ve göçmelere yol açtığı, küçük ve orta ölçekli depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda farklı derecede hasarlara yol açtığı görülmüştür. Sonuç olarak, bir deprem sırasında bina elemanlarının önemli hasar görme olasılığı vardır. Bu nedenle, hareket kontrolü için sönümleme cihazları binalara sağlanır ve performansa dayalı bir deprem mühendisliği çerçevesi dahilinde bina kodları ve yönergelerinde belirtilen bina sakinlerinin konfor gereksinimlerini karşılamak için uygun şekilde tasarlanır. Binaların sismik direncini artırmak için hem katlar arası ötelenmeleri hem de kat ivmelerini kontrol eden yapısal bir çözüm gereklidir. Binaların depreme karşı güçlendirilmesine yönelik en yaygın yaklaşım, sismik sönümleyici elemanlarının yerleştirilmesidir. Pasif kontrol yöntemi olan ayarlı kütle sönümleyici yardımcı bir kütle, yay ve sönümleyici içermektedir. Ayarlı kütle sönümleyicinin frekansı yapının hakim frekansına yakın ayarlanmakta ve yapının kinetik enerjisini kendisine aktararak yapının titreşimini sönümlemeyi sağlamaktadır. Bu çalışmada, farklı kat adetlerine sahip betonarme binaların deprem performansı ve proje bütçesi, yapıda sönümleyici bulunan ve bulunmayan iki durum için karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Depremler sırasında titreşimleri kontrol etmesi, en üst katta maksimum yatay yer değiştirmenin azaltılması için ayarlı kütle sönümleyicinin kullanımı irdelenmiş, ilaveten sismik uyarım altında 5 ve 10 katlı betonarme binaların katlar arası ötelenmesi senaryosu dikkate alınarak araştırılmıştır. Binalar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre modellenmiştir. Ayarlı kütle sönümleyici ekli bina ile konvansiyonel (geleneksel) bina için yanal yer değiştirmeler, katlar arası ötelenmeler gibi deprem parametrelerini belirlemek için yapıların sismik davranışı zaman-tanım alanında analiz edilmiştir. Modelleri test etmek için yapısal mühendislik yazılımı SAP 2000 kullanılmıştır. Bu tezde, büyük depremlere karşı bir önlem olarak bir ayarlı kütle sönümleyicisinin (TMD) gereksinimlerini incelemek için kullanım amacı konut olan 5 ve 10 katlı betonarme model kullanılmıştır. Betonarme bina modelleri 17 Ağustos 1999 tarihli 7,51 büyüklüğündeki Kocaeli deprem kaydına maruz bırakılmıştır. Elde edilen sonuçlar göz önünde bulundurularak ayarlı kütle sönümleyicilerin, binaların deprem performansını arttırmada büyük bir katkısı olduğu görülmüştür. İkinci olarak, yapıların finansal kısmına odaklanılmıştır. Maliyet, yapının tasarım sürecinde karar vermede önemli bir role sahiptir. Maliyet analizi; mühendislik, tasarım, ihale ve inşaat yönetimi gibi inşaatın tüm süreçlerinde temel bir role sahiptir. Her inşaat projesi benzersiz olduğundan, maliyet tahminleri projeden projeye farklılık göstermektedir. Yapı malzemelerinden tasarım yöntemine kadar birçok parametre projenin maliyetini büyük ölçüde etkilemektedir. Ayrıca, sönümleyici uygulaması gibi nispeten yeni yöntemlerin kullanılması proje bütçesini önemli ölçüde değiştirebilir. Bu çalışmada hem konvansiyonel hem de sismik sönümleyici dahil bina için proje bütçesi hesaplanmıştır. Maliyet tahmini yaklaşımı, aktivite bazlı maliyet analizi olarak seçilmiştir. Aktivite bazlı maliyet analizi, faaliyetler aracılığıyla maliyetleri tahmin etme ve analiz etme yöntemi olarak tanımlanır ve karlılığın net bir resmini verir. Aynı yapısal özelliklere sahip iki referans binadan, ayarlı kütle sönümleyici yerleştirilerek yapısal tasarımı yapılmış olan binanın maliyetinin daha fazla olduğu açıktır. Fakat uzun vade göz önünde bulundurulduğunda ayarlı kütle sönümleyici dahil binanın geleneksel binaya kıyasla daha avantajlı olacağı beklenmektedir. Uygulanan zaman tanım analizi ve hesaplanan proje maliyeti elde edilen veriler dahilinde karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Karşılaştırmalar analiz ve sonuç bölümünde verilmiştir.
-
ÖgeTBDY 2018'e göre sismik yalıtımlı yapının tasarlanması(Deprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Enstitüsü, 2021-10-28)Türkiye Alp-Himalaya deprem kuşağında yer almaktadır ve ülkemizin yüz ölçümünün neredeyse yarısı birinci derece deprem kuşağındadır. Ayrıca ülkemizdeki nüfusun yarısından fazlası aktif deprem fayları üzerinde kurulan şehirlerde yaşamaktadır. Bu sebeplerden dolayı ülkemizde depreme dayanıklı yapı tasarımı konusu oldukça önemlidir. Ülkemizdeki olan büyük depremler araştırıldığında, bu depremler sonucu çok sayıda can ve mal kaybı yaşandığı, yapıların büyük hasar aldığı ve çoğunun depremden sonra kullanılamaz hale geldiği görülmüştür. Depremlerin sebep olduğu can ve mal kayıplarını, göçen veya kullanılamaz hale gelen yapıların sayısını en aza indirebilmek için yapıların depreme dayanıklı şekilde tasarlanması çok önemlidir. Depreme dayanıklı yapı tasarımında birçok yöntem vardır ve bunların en etkili sonuç verenlerinden birisi de sismik izolasyon yöntemidir. Sismik izolasyon yönteminde temel amaç yapı ile yapının oturduğu zemin arasına sismik yalıtım birimleri yerleştirip yapının periyodunu arttırarak, deprem etkisinden dolayı yapıya etkiyen kuvvetleri en aza indirmektir. Bu tez çalışmasında sismik izolasyonun tarihçesi, sismik izolasyon tekniği ile inşa edilen yapılar, sismik izolasyon tekniğinin teorik esasları, günümüzde kullanılan yalıtım birimi çeşitleri ve izolatörlerin mekanik özelliklerinden bahsedilip, örnek bir uygulama yapılmıştır. Örnek uygulamada sismik izolasyonun yapı üzerindeki etkilerini göstermek amacıyla 4 katlı konut binasının inşa edileceği yer belirlenmiş ve bu yere göre AFAD veri tabanından elde edilen spektral veriler kullanılarak tasarımda kullanılacak olan yatay elastik tasarım spektrumları oluşturulmuştur. Bir sonraki adımda ise bölgede daha önce gerçekleşmiş olan bir depremin parametreleri (faya uzaklık, kaynak mekanizması vs.) kullanılarak 11 adet deprem kaydı PEER veri tabanı vasıtasıyla seçilmiştir. Daha sonra sabit temelli modelin titreşim analizi yapılarak yapı hâkim periyodu elde edilmiştir. Yapıda kullanılacak kurşun çekirdekli kauçuk yalıtım biriminin ön tasarımı yapılarak, modellemede kullanılacak yalıtım birimi parametreleri elde edilmiş ve modeller bu veriler ışığında oluşturulmuştur. Ardından yalıtımlı modellerin modal analizi yapılarak yapı hâkim periyotları belirlenmiştir. Yapı hâkim periyotları kullanılarak uygun genlik aralıklarında seçilen deprem kayıtları ölçeklenmiş olup, ölçek çarpanları her iki doğrultuda aynı olacak şekilde kayıtlara etkitilmiştir. Son olarak tüm modellerin zaman tanım alanında doğrusal olmayan yöntem kullanılarak dinamik analizi yapılmış ve elde edilen sonuçlar grafikler üzerinden karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen sonuçlar göstermiştir ki sismik yalıtım uygulaması yapıya etki eden kuvvetleri, ivmeleri ve yapı deplasmanlarını olumlu yönde etkilemiştir. Ayrıca depreme dayanıklı yapı tasarımında sismik yalıtım birimlerinin kullanılabileceği anlaşılmıştır.