LEE- Yapı Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 68
-
ÖgePatlamanın insan vücuduna etkilerinin incelenmesi ve patlama yaralanma kriterinin geliştirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-09-20)Günümüz dünyasında, gerek terörist bombalamalarında, gerek sanayi ve endüstri alanında, gerekse günlük hayatta sıkça patlama olayları ile karşılaşılıyor. Patlama ile birlikte oluşan patlama dalgaları yapıların ve insan vücudunun ciddi patlama yüklerine maruz kalmasına sebep olmaktadır. Patlama yüklerinden kaynaklı yapılarda ölümcül tehlikelere yol açabilen yıkımlar görülebilirken, insan vücudunun beyin, akciğer, kalp, işitsel sistem, göz, karın bölgesi ve kas iskelet sistemi gibi farklı bölümlerinde de darbe yükünün etkisiyle ciddi yaralanmalı ölümcül sonuçlar görülmektedir. Bu doğrultuda, bu tez çalışması kapsamında patlama dalgası özellikleri (tepe basıncı ve süresi) akciğerler, beyin, kas-iskelet sistemi gibi ana organlarda meydana gelen yaralanmalarla ilişkilendirilmiştir. Organ yaralanmaları için eşik değerleri belirlemek üzere çeşitli ölçeklendirme kriterleri dikkatlice derlenmiştir. Tezin mevcut hali ile patlama yüklemesinin etkileri niceliksel olarak belgelenmiş ve insan vücudunun neredeyse tüm ana sistemleri için yaralanmaların ciddiyeti ile ilişkilendirilmiştir. Tezin patlama yaralanması ile ilgili daha sonraki çalışmalar için bağımsız bir referans olarak hizmet edeceğine inanılmaktadır. Beş bölümden oluşan tezin ilk bölümünde, öncelikle tezin içeriği ve amacı, patlama olayının meydana gelmesi ve farklı patlayıcı türleri ve patlayıcı malzemesi üretim şekilleri anlatılmıştır. Burada, Çizelge 1.1'de farklı patlayıcılar için patlayıcı TNT eşdeğer katsayıları verilirken, Şekil 1.1'de de patlama malzemesinin farklı üretim şekillerine ait örnekler verilmiştir. Sonrasında, şok dalgası ve basınç dalgası olarak patlama dalgasının iki farklı karakteristik türü belirtilmiştir. Şok dalgasının basınç -zaman geçmişinde basıncın bir anda pik yapıp, sonrasında ortam basıncına düştüğünü görürken, basınç dalgasında patlama basıncının zamanla pik değere ulaşıp devamında ortam basıncına düştüğü görülmüştür. Denklem 1.2 kullanılıp yaklaşık olarak impuls değerini verecek ampirik formülasyonlar elde edilmiş, bu formülasyonlar ile üçgen, yarı sinüs veya üstel sönümlü şok dalgası için impuls değerlerinin elde edilebileceği belirtilmiştir. Devamında, patlama yüklerinin belirlenmesinde kullanılacak patlama dalgası parametreleri (Maksimum yansıyan basınç (Pr) , Maksimum dinamik basınç (qo) , Şok yüzey hızı (U), Patlama dalgası uzunluğu (Lw)) anlatılmıştır. Şekil 1.7 ve Şekil 1.8'de sırasıyla patlama için idealleştirilmiş şok ve basınç yükleri ve idealleştirilmiş eşdeğer basınç yüküne ait basınç - zaman geçmişleri verilmiş olup, bu yüklemelerin patlamaya dayanıklı yapı tasarımını basitleştirmek için kullanıldığından bahsedilmiştir. Bu bölümün son kısmında ise, yapılara etki edecek patlama yükleri incelenmiştir. Yapılara etkiyen patlama yükü incelemesi için öncelikle açık alan patlamaları ve kapalı alan patlamaları gibi farklı şekillerde meydana gelen patlamaları açıklamak gerekmiştir. Açık alan patlamaları; serbest hava patlaması, hava patlaması ve yüzey patlaması olarak ayrılırken, kapalı alan patlamaları ise tamamen havalandırmalı patlama, kısmen havalandırmalı patlama ve tamamen kapalı alan patlaması olarak ayrılmaktadır. Şekil 1.18'de ise basit bir açık alan patlamasına ve bir kapalı alan patlamasına ait tipik basınç - zaman geçmişi verilmiştir. Sonrasında ise, patlama dalgasının bir yapıya çarpmasıyla yapının patlama dalgasının aşırı basıncı ve sürtünme kuvvetleri tarafından yüklendiği belirtilmiş olup, kapalı dikdörtgen şeklindeki bir bina ve binanın bileşenleri için maruz kalınan patlama yüklerinin hesapları, ön duvar yüklemesi, yan duvar yüklemesi, çatı yüklemesi, arka duvar yüklemesi ve çerçeve yüklemesi olarak verilmiştir. İkinci bölümde, literatür araştırması kapsamında patlamanın insan vücudunun beyin, akciğer, kalp, işitsel sistem, göz, karın bölgesi ve kas iskelet sistemi gibi farklı doku ve organlarındaki etkileri üzerinde durulmuştur. Bu noktada, Çizelge 2.1'de patlama yaralanmalarında beyin hasarının hafif, orta veya yüksek şiddetli beyin hasarı olduğuna karar vermek için kullanılan Glasgow Koma Skalası'nın ölçütleri ve puanlama sistemi verilmiştir. Ölçütler sonucunda elde edilecek puanın 3-8 olması durumunda yüksek şiddetli beyin hasarı, 9-12 olması durumunda orta şiddetli beyin hasarı, 13-15 puan olması durumunda ise hafif şiddetli beyin hasarı olarak nitelendirileceğinden bahsedilmiştir. Şekil 2.2'de ise farklı patlama basıncı ve impuls değerlerinden kaynaklanan insan kulak zarındaki yırtılma ve işitme kaybına ait eşik patlama basıncı değerlerini içeren diyagram UFC 3-340-02 (2008) kılavuzunda belirtildiği gibi verilmiştir. Farklı patlama aşırıbasıncı ve ölçeklendirilmiş impuls değerlerine bağlı değişkenlik gösteren akciğer yaralanmasına ait hayatta kalma için eşik değer eğrileri ise Şekil 2.3'de verilmiştir. Patlamanın insan vücuduna etkilerine dair ek çalışmaların yer aldığı bölümde ise, insan kafası üzerine farklı çalışmalarda elde edilen sonuç bilgi ve değerlerinin özeti sunulmaktadır. Burada, Çizelge 2.3'de insan vücudunun farklı bölümleri için farklı yaralanma kriterlerine dayanarak NATO HFM-148 görev grubu tarafından belirlenen yaralanma değerlendirme eşik değerleri özet şeklinde verilmiştir. Çizelge 2.4'de ise Yoganandan [61] tarafından literatürden derlenmiş insan yüzündeki kırılmalara ilişkin deneysel çalışmaların sonuçlarını içeren özet tablo verilmiştir. Bu bölümün son kısmında ise tamamen kapalı alan patlaması ve açık alan patlamasına dair birer adet örnek çalışma incelenmiş olup, bu çalışmaların sonuçlarına dair grafikler ve özet tablolar verilmiştir. Kapalı alan patlaması için basınç – zaman geçmişlerine bakıldığında şok dalgası süresinin ve yarı statik aşırı basıncın öneminden bahsedilmiştir. Açık alan patlamasında ise, farklı mesafelerde gerçekleşen küresel hava patlamalarından kaynaklanan patlama dalgası parametrelerine göre birincil patlama yaralanması kriterlerinin analizini içeren diyagram Şekil 2.15'de verilmiştir. Çizelge 2.6'da ise gerçekci patlayıcı tehditleri (patlama olayları) için yaklaşık TNT eşdeğer patlayıcı kütlelerine ait özet bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde ise genel başlık olarak patlama yaralanmaları konusu üzerinde durulmuştur. Öncelikle patlama yaralanmalarına genel bakış başlığı altında patlama yaralanmalarının yaralanma özellikleri ve epidemiyolojik özelliklerinin diğer yaralanma türlerinden farklı olduğu belirtildikten sonra, patlama yaralanmasının karakteristik özellikleri açıklanmıştır. Bu noktada, patlama yaralanmalarının karmaşık yaralanma içerdiği, çoğunlukla belirli, hedef organı etkilediği, hafif dış yaralanma fakat ciddi iç yaralanmaya sebebiyet verebileceği ve yaralanma durumunun hızla kötüleşebileceği özellikleriyle diğer yaralanmalardan farklılaştığı belirtilmiştir. Sonrasında, patlama yaralanması türleri ve mekanizmaları kısmında, insan vücudunun farklı bölümleri için karşılaşılan yaygın patlama yaralanma türlerine ve patlama yaralanmalarının birincil, ikincil, üçüncül, dördüncül ve beşincil patlama yaralanmaları olarak kategorize edildiğine dair özet tablolar ve bilgiler sunulmuştur. Bölümün son kısmında ise yaralanma ölçeklendirmesi genel başlığı altında; Kısaltılmış Yaralanma Ölçeği (KYÖ), Yaralanma Şiddeti Skoru (YŞS), Dinamik Tepki İndeksi (DTİ), Lumbar (bele ait) yük kriteri, Kafa Yaralanma Kriteri (KYK), Boyun Yaralanma Kriteri (BYK), Göğüs yaralanma kriteri ve Femur kuvveti kriteri gibi literatürde verilen yaralanma kriterleri ve bu kriterlerdeki yaralanmaya dair limit değerler üzerinde durulmuştur. Burada, Çizelge 3.3'de kafa ve omurga bölgesi için farklı kısaltılmış yaralanma ölçeği (KYÖ) skorlarına göre yaralanma tipleri verilmiştir. Denklem 3.1'de Yaralanma Şiddeti Skoru (YŞS) formülasyonu verildikten sonra, Çizelge 3.4'de farklı YŞS değerleri için yaralanma seviyesi ve örnek yaralanmalar özet şeklinde verilmiştir. Çizelge 3.5'de düşük, orta ve yüksek riskli dinamik tepki seviyeleri için x, y ve z yönlü ivmelenmelerdeki Dinamik Tepki (DT) sınırları verilmiştir. Kafa Yaralanması Kriteri (KYK) için ise farklı KYK puanlarına karşılık gelen KYÖ seviyeleri ve ilgili duruma ait beyin sarsıntısı ve kafa yaralanma seviyesinin açıklamasına dair özet Çizelge 3.6'da verilmiştir. Çizelge 3.7'de farklı kafa yaralanma kriterleri için 5 farklı tolerans seviyesi ve bu seviyelere ait yaralanma açıklması ve limit değerler sunulmuştur. Şekil 3.1'de ise belirli bir kafa yaralanması kriteri puanı için farklı şiddetlerdeki kafa travması seviyelerinin olasılıkları belirtilmiştir. Grafiğe bakıldığında, 2500 gibi bir KYK puanı için %80 oranında ölümcül, %95 civarında da kritik kafa travması seviyelerinin olduğu görülebilir. Dördüncü bölüm tartışma ve literatür sonuçlarından oluşmaktadır. Bu bölümde, öncelikle patlama yaralanması görülme ve ölüm oranlarına dair literatürde yer alan sayısal, istatiksel değerler aktarılmıştır. Burada bir örnek olarak, Çizelge 4.2'de farklı patlayıcı türleri için gerçekleşen farklı sayıda patlamaların sayıları ve bu patlamalarda toplamda ölen, ciddi yaralanan, hafif yaralanan ve kayıp olanların sayısının belirtildiği bilgiler özet şeklinde verilmiştir. Sonrasında, patlama yaralanmasında limit değerler başlığı altında insanın patlama basıncına, yapısal harekete ve parçacık yaralanmasına dair toleransına ait limit değerler özet olarak sunulmuştur. Bu noktada, Çizelge 4.5'de farklı ağırlıklardaki parçacıkların insanın göğüs, karın ve kafa bölgesine çarpması durumu için limit parçacık hızı ve enerjisi değerleri verilmiştir. Bu limit değerler aşıldığında personelde ciddi yaralanmanın meydana gelebileceği belirtilmiştir. Devamında ise hafif patlama yaralanması, orta şiddetli patlama yaralanması, şiddetli patlama yaralanması ve aşırı şiddetli patlama yaralanması gibi farklı patlama yaralanmalarının tedavi prensiplerine dair özet bilgiler verilmiştir. Bölüm sonunda ise, insan vücudunun farklı bölümleri için patlama yaralanmasına karşı kullanılabilecek gerekli koruma ekipmanları özet tablo olarak verilmiştir (Çizelge 4.6). Beşinci bölüm olan son bölüm ise sonuçlar bölümü olarak verilmiştir. Bu bölümde çalışmanın sonuçları başlığı altında küresel hava patlamalarından kaynaklanan patlama yaralanmalarında patlama dalgasının farklı pozitif faz süre aralıkları için limit patlama basıncı değerlerinin verildiği Çizelge 5.1 verilip, gerekli açıklamalar yapılmıştır. Son olarak, gelecekteki çalışmalar başlığı altında tezin gelecekteki çalışmalara nasıl katkı sağlayabileceği ve gelecekte patlama yaralanması ile ilgili ne tür çalışmaların yapılabileceği aktarılarak tez sonlandırılmıştır.
-
ÖgeHiperbolik soğutma kulesi yapılarının serbest titreşim, deprem ve rüzgâr yükleri altındaki tepkilerinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-07-04)19.yy'da araştırmaları başlayan uzun ve narin yapılar olan soğutma kulelerinin tasarımı ve yapımı konusunda, gün geçtikçe hem teknolojinin gelişmesi hem de yapılan araştırmaların sayısının artmasından dolayı geçmişten günümüze güvenilirlik ve ekonomik açıdan önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Hiperbolik soğutma kuleleri, sistemde kullanılan sıcak suyun, ısı değişiminin olduğu yüzeyde suyun dağıtıldığı ve ortamdaki hava sıcaklığının etkisiyle sistemden alınan bu sıcak suyun soğutulup bir havuzda toplanıp tekrardan tesiste kullanılmaya hazır hale getirildiği kule tipi yapılardır.Soğutma kuleleri tesiste kullanılan suyun ortamdan uzaklaştırılıp yerine kaynaktan su alınmasını önleyip daha önce kullanılmış bu suyun soğutulup tekrardan kullanılmasına imkan verdiğinden dolayı su kaynaklarımızın israf edilmeden kullanılması konusunda büyük öneme sahiptir.Bu yüzden soğutma kuleleri nükleer tesis,termal tesis,petrol tesisleri gibi çok çeşitli sayıda büyük tesislerin olmazsa olmaz yapısal elemanı haline gelmiştir.Soğutma kulelerinin esas fonksiyonları suyun soğutulup tekrardan sisteme kazandırılması olduğundan tasarım aşamasında termal mühendisliğin de önemli etkisi bulunmaktadır. Yapı mühendisliği açısından bakıldığında bir hiperbolik soğutma kulesi yapısı kabuk elemanı, taşıyıcı sistem, rijitleştirici halkalar ve temel olmak üzere dört kısma ayrılmaktadır. Soğutma kulelerine etkiyen yükler ; rüzgar,deprem,sıcaklık,oturma ve yapım aşamasındaki yükler olarak ilgili yönetmeliklerde belirtilmiştir. Soğutma kulelerinin göze çarpan ilk elemanı kabuk elemanıdır.Kabuk elemanı ilk zamanlarda tahtadan inşa edilmiştir ancak daha sonra kaydedilen gelişmelerle birlikte burada betonarme tercih edilmeye başlanmıştır.Günümüzde de betonarme ile inşa edilmekte olan kuleler bulunsa da betonarmenin yanı sıra çelik soğutma kuleleri de inşa edilmeye başlanmıştır.Sahip olduğu büyük kabuk elemanından dolayı rüzgar ,deprem gibi dinamik yüklemelere karşı rijitleştirilip gerekli dayanımın kazandırılması ciddi önem arz etmektedir.Soğutma kulesi kabuğunun yapısından dolayı gereken ilk yatırım maliyeti yüksektir.Bu sebepten dolayı, kabuk elemanı tasarımında kabuk alt noktasından kabuk üst noktasına doğru kabuk kalınlığı, hem ölü yükü azaltmak hem de daha ekonomik şekilde inşa etmek için azaltılmaktadır. Kabuk elemanının çapı incelendiğinde ise alt noktada çap en yüksek değerde iken yükseklikle birlikte azalmakta ve boyun noktasında en düşük değerine ulaşmaktadır.Boyun seviyesinden sonra çap değeri en üst noktaya kadar tekrar artmaktadır ancak en alt noktanın çap değerine ulaşmamaktadır.Kabuk elemanının şekli farklı eğimlere sahip iki hiperbolden oluşmaktadır.Bu hiperboller alt hiperbol ve üst hiperbol olarak adlandırılmaktadır.Bu iki hiperbol kabuk elemanının boyun kısmında birleşmektedirler.Kabuk elemanını burkulmaya karşı dayanımını arttırmak için rijitleştirici olarak yatay yönde halkalar veya düşey yönde nervürler/dişler tercih edilmektedir.Yatay yöndeki rijitleştirici halkalar, kulenin servis ömrü boyunca kulenin bakımı durumlarında yürüyüş yolu olarak da kullanılmaktadır.Bu rijitleştirici halkaların konumları ve sayıları da araştırmalara konu olmuştur.Yapılan çalışmalarda belli noktalara ve belli sayıda halka kullanımının dayanımı arttırdığı ancak halka sayısının arttırılması durumunda dayanımı olumsuz yönde etkileyebileceği belirtilmiştir. Soğutma kulelerinin taşıyıcı elemanları ise yönetmeliklerde belirtilen farklı yerleşim şekillerinde (V-X-I-A) inşa edilmektedirler. Kolon elemanlarının yerleşim şekilleri, iki komşu kolon arasındaki açı, kolon kabuk arasındaki açı gibi parametreler optimum kule tasarımı amacıyla yapılan çalışmalarda dikkate alınmıştır. Kulenin en alttaki yapı elemanı olan temeller ise tekil veya radye temel olarak inşa edilmektedir. Gerekli görülmesi halinde kazık temellerin de kullanılabileceği görülmektedir. Soğutma kuleleri ile ilgili çalışmalar günümüzde hala devam etmektedir.Geçmişte daha çok tasarım ve yapım aşamalarına yönelik çalışmalar yapılırken, günümüzde farklı konularda çalışmalar yapılmaktadır.Çelik soğutma kuleleri ile ilgili çalışmalar devam etmekte olup yapımı biten ve devam eden çelik soğutma kuleleri bulunmaktadır.Soğutma kuleleri, nükleer santral gibi önemli tesislerde kullanılmalarından dolayı günümüzde bu kulelerin kaza (uçak çarpması,taşıyıcı sistemine araç çarpması),saldırı(TNT patlayıcı) veya taşıyıcı sistemin doğal olarak göçmesi gibi farklı senaryolarda, kulenin göçmesinden kaynaklı oluşacak titreşim dalgaları, bu dalgaların reaktör ünitesine etkisi ve reaktör ünitesini korumak için alınabilecek ekstra önlemler üzerinde çalışmalar da günümüzde yapılmaktadır. Ekonomik yönden ciddi bir maliyet gerektirmesinden dolayı bir soğutma kulesinin farklı parametreler altında (yükseklik, genişlik, boyun mesafesi, kolon şekli ve sayısı…) optimizasyonu da başka bir çalışma konusudur. Bu çalışma kapsamında ise soğutma kulesi yapılarında belli parametrelerin değiştirilerek analiz edilip, bu parametrelerin kule tepkisine etkisi incelenmiştir. Toplamda dört farklı başlıkta inceleme yapılmıştır ve her başlık içerisinde birkaç kombinasyon denenmiştir.1.grupta kolon yerleşim şekli etkisi incelenmiştir. Literatürde kullanılan yönetmelikler incelendiğinde, soğutma kulelerinin taşıyıcı sistemlerinin A, X,V ve I yerleşim şekline sahip olarak tasarlanabileceği belirtilmiştir. Buradan hareketle bu dört farklı yerleşim şeklinin analiz sonuçları kıyaslanmıştır.2.grupta ise kolon kesit şeklinin kule tepkisi üzerindeki etkisi incelenmiş olup bu etkiler hem I hem X yerleşim şekline sahip modelde incelenmiştir.Her bir yerleşim şekli için dikdörtgen,dairesel ve kolon alt noktasından kolon üst noktasına doğru kesit alanı azalacak şekilde değişken olmak üzere üç farklı model oluşturulup analiz edilmiştir.3.grupta ise rüzgar deprem gibi yükler altında, ciddi burkulma tehlikesi altında olan kulelerin burkulma dayanımını artırmak için önerilen rijitleştirici halkalar üzerinde bir çalışma yapılmıştır.Literatürde de belirtildiği üzere bu halkaların sayısı ve konumu kulenin burkulma dayanımı ve stabilitesi üzerinde önemli etkisi vardır ve bunların etkisi araştırılmalıdır. 3. grupta yapılan çalışmalarda, rijitleştirici halkaların kullanım yerleri ve sayıları üzerinden 4 farklı model ile halka etkisi incelenmiştir.4.grup ise kulenin taşıyıcı sistemi üzerinde yapılan bir çalışmadır.Burada kolonların ve perdelerin ayrı ayrı ve birlikte kullanıldığı durumlar incelenmiştir.Perdelerin ve kolonların birlikte kullanıldığı modellerde, kolon yerleşim şekli etkisini de incelemek için iki farklı yerleşim şekli de dahil edilmiştir.Bu 4 farklı grupta oluşturulan tüm kombinasyonlar için serbest titreşim analizi(modal analiz),rüzgar yükü etkisi altında analiz,tepki spektrumu analizi ve zaman tanım alanında dinamik analiz yapılarak elde edilen sonuçlar kıyaslanmıştır.Her bir etki için 16 farklı model analiz edilmiştir. Analizlerde SAP2000 yazılımı kullanılmıştır.
-
ÖgeStructural assessment and fatigue evaluation of a 60-year-old linkspan bridge in Northeast of England(Graduate School, 2024-07-09)This thesis aims to investigate the condition of a linkspan bridge by performing structural inspection and structural assessment concluded with the fatigue evaluation based on the collected inspection data. To that end, a linkspan bridge has been selected which is constructed in 1965 and operational in an international port that is located in Northeast of England. The original linkspan structure was suspended from a fixed gantry and subsequently extended two times which is approximately 32m and is supported by four hinged bearings two on bankseat and two on the pontoon end. Periodical inspections and evaluation of any changes in the structure over time is a noteworthy concern for the port operators as well in terms of asset management. Accordingly, the condition of the structure can be determined based on overall and member-based structural status, thus the residual life. The structural inspection is conducted in two steps, consisting of visual inspection and thickness readings by using ultrasonic testing device to determine the overall condition of the linkspan bridge and have further idea about the member thicknesses. Considering the continual corrosion resulting with the loss of member sections, a comparison has been made to determine the structural capacity of the link-span bridge based on the existing condition. For that purpose, a member-based computational models of the linkspan bridge have been produced in SCIA Engineer Analysis software based on the historic information and existing drawings of the bridge. Original member thicknesses are compared with the reduced member thicknesses to represent the allowance for corrosion. The results have been defined and evaluated for each member type; accordingly, the minimum allowable section thickness was identified. In addition to the inspections, fatigue analysis is an important method to have an idea of the residual life of the structure based on the actual data. Whilst it is possible to undertake a retrospective analysis of fatigue, which would need to include information on yearly traffic (numbers of vehicles in certain weight bands for example). Therefore, the actual ferry timetables are used for reference and yearly traffic estimation has been made as an exemplar study. As structures age (and particularly if their condition and thus capacity deteriorates), the accumulating effects of fatigue can be a significant factor in the eventual failure of a structure, as well as one-off overloading, the chances of which increase under a given load as the structure corrodes and thus its capacity gradually reduces.
-
ÖgeDüzenli betonarme çerçevelerle teşkil edilen yapılarda düşey deprem bileşeninin hesaplara dahil edilmesi yönteminin yapısal tasarıma etkisi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-08-23)Son yıllarda yapılan akademik çalışmalar ve deprem sonrası gözlemler, depremin düşey bileşen etkisinin tasarımda dikkate alınması gerektiğini göstermektedir. Literatürde özellikle depremselliği yüksek bölgeler olarak adlandırılan faya yakın bölgelerde inşa edilmiş, planda ve düşeyde belli düzensizlikleri bulunduran yapılarda depremin düşey bileşeninin etkileri artmaktadır. Ülkemizde, depremin düşey bileşen etkisinin tasarım aşamasında kapsamlı olarak ilk defa Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018)'de dikkate alındığı görülmektedir. Düşey bileşen etkisini yapısal analiz hesaplarına dahil etmek için TBDY-2018'de üç ayrı yaklaşım sunulmaktadır. Birincisi uygun deprem ivme kayıtlarının seçilmesi ve bu kayıtların düşey elastik tasarım spektrumuna göre spektral uyuşum sağlanacak şekilde dönüştürülerek zaman tanım alanında hesap yöntemi ile yapısal analizlerin gerçekleştirilmesidir. İkinci yaklaşım, düşey elastik tasarım ivme spektrumuna göre mod birleştirme yöntemi ile düşey titreşim modlarının dikkate alınarak yapısal analizlerin yapılmasıdır. Üçüncü yaklaşım ise TBDY-2018, Madde 4.4.3.2'de E_d^((Z))≈(2⁄3) S_DS G bağıntısı ile tanımlanan düşey deprem etkisinin dikkate alınmasını öngörmektedir. Tez çalışmasında TBDY-2018'in önerdiği ikinci ve üçüncü yaklaşımın yapı tasarımına etkisini anlamak üzere iki yapının ön boyutlandırılması yapılmış ve sonlu eleman programı SAP2000 kullanılarak farklı deprem seviyeleri için analizleri gerçekleştirilmiştir. Birinci yapının taşıyıcı elemanları, standart tasarım deprem yer hareketi altında etkin göreli kat öteleme oranı için 0.008 sınırını gerçekleştirmek üzere tasarlanmıştır. İkinci yapının taşıyıcı eleman tasarımı için 0.016 sınırı esas alınmıştır. Dolayısıyla birinci yapı "gevrek malzemeden yapılmış boşluklu (veya boşluksuz) dolgu duvarlarının ve cephe elemanlarının çerçeve elemanlarına, aralarında herhangi bir esnek derz veya bağlantı olmaksızın, tamamen bitişik olması durumunu (TBDY-2018)" temsil etmek üzere tasarlanmıştır. İkinci yapı ise "gevrek malzemeden yapılmış dolgu duvarları ile çerçeve elemanlarının aralarında esnek derzler yapılması, cephe elemanlarının dış çerçevelere esnek bağlantılarla bağlanması veya dolgu duvar elemanının çerçeveden bağımsız olması durumunu (TBDY-2018)" temsil etmektedir. İncelenen iki binanın kat sayıları, döşeme kalınlıkları ve kiriş boyutları aynı olup kolon boyutları farklı seçilmiştir. Bu çalışmada, deprem seviyesi ve düşey deprem bileşenin dikkate alınması ve ele alınış yaklaşımının, zemin kat taşıyıcı eleman tasarımına esas iç kuvvetler ve donatı alanları üzerindeki etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amacı gerçekleştirmek üzere düzenli betonarme çerçevelerden oluşan iki yapı ve kısa periyot tasarım spektral ivme katsayıları (SDS) 0.75 değerinden büyük olan üç farklı yüksek depremsellik düzeyi kullanılmıştır (DS-1, DS-2, DS-3). Literatürde son yıllarda yapılan çalışmalar, faya yakın olan bölgelerde daha yüksek yer ivmesi değerleri oluştuğunu ve düşey ivmenin yatay ivmenin 2/3 katından daha fazla olabileceğini göstermektedir. Bu nedenle, bu çalışmada üç farklı yüksek depremsellik düzeyi değişken olarak seçilmiştir. Yapısal analizlerden elde edilen tasarıma esas iç kuvvetleri karşılamak üzere konstrüktif kurallar dikkate alınarak betonarme kesit tasarımı yapılmıştır. TS 500-2000 ve TBDY-2018 deprem yönetmeliklerine uygun olarak süneklik düzeyi yüksek çerçeve taşıyıcı elemanlardan teşkil edilen yapılar, uzun doğrultuda (X) ve kısa doğrultuda (Y) üçer açıklık içermektedir. Karşılaştırmaların yapılabilmesi için yükler ve düşey deprem etkisinin ele alınış yöntemi açısından farklılık gösteren üç yapısal yükleme durumu dikkate alınmıştır. Birinci yükleme durumu düşey yükler ve yatay deprem bileşenlerini (DY-YD) içermektedir. İkinci yükleme durumu, birinci durumdaki dış yüklere ilave olarak düşey deprem etkilerini yönetmeliğe uygun, yaklaşık (E_d^((Z) )=(2⁄3) S_DS G) olarak ele almaktadır, DY-YD-DD(2/3). Üçüncü yükleme durumu ise birinci durumdaki dış yüklere ilave olarak düşey elastik tasarım spektrumu kullanılarak elde edilmiş düşey deprem etkilerini içermektedir, DY-YD-DD(S). Farklı yükleme durumları ve deprem seviyeleri altında toplam 9 yapısal analiz mod birleştirme yöntemine göre yapılmıştır. Yanal ötelenme rijitliği görece olarak büyük olan birinci yapıda düşey deprem etkisinin hesaba dahil edilmesinin düşey kolonların tasarıma esas eksenel kuvvetlerinde önemli oranda azalmaya neden olduğu tespit edilmiş olup bununla birlikte E_d^((Z))=(2⁄3) S_DS G bağıntısının kullanıldığı yaklaşımda ise kolonlardaki normal kuvvet azalımı daha fazla gerçekleşmiştir. Normal kuvvetteki bu azalışın bina kısa kenar aksı üzerinde yer alan kolonlarda (köşe kolonlar hariç) gerekli boyuna donatı oranının artmasına neden olduğu, ayrıca E_d^((Z))=(2⁄3) S_DS G yaklaşımının kullanılması durumunda kolon boyuna donatı oranlarında daha fazla artış tespit edilmiştir. Diğer kolonlarda ise minimum boyuna donatı oranı yeterli olmuştur. Kısa kenar aksı üzerinde yer alan (köşeler hariç) kolonlarda her iki yaklaşımın kullanılması durumunda da benzer olarak %50 ye varan tasarım eğilme momenti artışları tespit edilmiştir. Diğer kolonların tasarım eğilme momenti değerlerini her iki yöntemde de ihmal edilebilir benzer düzeyde artırdığı tespit edilmiştir. 3 metre kısa açıklıklı kiriş elemanların hem mesnet hem de açıklık tasarım eğilme momentlerinde belirgin bir artış gözlemlenmemiş olup her iki yöntemde de benzer sonuçlar elde edilmiştir. 8 metre uzun açıklıklı kiriş elemanların mesnet kesitlerinde ise eğilme momenti bakımından %15'e varan artışlar oluşturduğu tespit edilmiştir. Açıklık kesitlerinde ise belirgin bir fark oluşmamıştır. Her iki yöntem de kirişlerin tasarım eğilme momenti değerleri bakımından son derece yakın değerler vermiştir. Yanal ötelenme rijitliği az olan göreli kat ötelemeleri standart tasarım depremi etkisi altında TBDY 2018 Madde 4.9.1.3 (b)'ye uygun olacak şekilde 0,016 değerinden fazla olmayan yapının analiz ve tasarım sonuçlarının karşılaştırılmasına göre düşey deprem etkisinin hesaba dahil edilmesinin kolonların tasarıma esas eksenel kuvvetlerinde lokasyona bağlı olarak önemli derecede artış ve azalışlara neden olduğu, ayrıca (E_d^((Z) )=(2⁄3) S_DS G) yönteminin lokasyona bağlı azalış ve artışlarda daha etkili olduğu tespit edilmiştir. (E_d^((Z) )=(2⁄3) S_DS G) yaklaşımında kolon boyuna donatı oranları düşey spektrum yaklaşımından elde edilenlerden daha fazladır. Depremselliğin artışına bağlı olarak tasarım eğilme momentlerinde lokasyona göre yüzde %55'e varan azalışlar ve de %330'a varan artışlar tespit edilmiştir. En düşük depremsellik durumunda lokasyona bağlı eğilme momentindeki azalış-artış farkı ihmal edilebilecek düzeye inmektedir. Düşey ivme kabülü için kullanılan yöntemler arasında zemin kat kolonlarının tasarım eğilme momenti değerlerinde oluşan azalış ve artışlar bakımından belirgin bir fark ortaya çıkmamıştır. Düşey deprem etkisini ele almak için kullanılan iki yaklaşım zemin kat kirişleri için benzer sonuçlar vermiştir. Düşey deprem etkisinin yapısal hesaplara dahil edilmesi, 3 metre açıklı kısa kirişlerde hem mesnette hem de açıklıkta dikkate değer bir tasarım eğilme momenti farkı oluşturmamıştır ve 8 metre açıklı uzun kirişlerde mesnetlerde ise %10'a varan tasarım eğilme momenti artışı kaydedilmiştir. Açıklık tasarım eğilme momentlerinde ise bir değişiklik olmamıştır.
-
ÖgeMevcut betonarme bir binanın deprem performansının zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi ile belirlenmesi, güçlendirme önerileri ve maliyet analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022)Deprem, yer kabuğu içinde beklenmedik bir anda meydana gelen kırılmalar nedeniyle ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları sarstığı bir doğa olayıdır. Depremler oluşum süreçleri ve etki mekanizmaları bağlamında tahmin edilemez ve önlenemeyen doğa olaylarıdır. Ülkemiz tektonik konumu itibariyle dünyanın en etkin deprem kuşaklarından birinin üzerinde yer almaktadır. Geçmiş yıllarda ülkemizde birçok yıkıcı deprem olduğu bilinmektedir. Son yıllarda gerçekleşen 17 Ağustos 1999 Gölcük, 12 Kasım 1999 Düzce, 23 Ekim 2011 Van depremleri, gelecek yıllarda oluşabilecek şiddetli depremlerin birer örneği niteliğindedir. Ülkemizin %92'sinin deprem bölgeleri içerisinde bulunması ve mevcut yapıların çoğunun yeterli denetim altında standartlara uygun inşa edilmemiş olması, muhtemel büyük bir deprem için ciddi bir risk teşkil etmektedir. Bu bağlamda, mevcut yapıların deprem performanslarının değerlendirilmesi ve gerekli tedbirlerin alınması önem arz etmektedir. İnşaat mühendisliği alanında son yıllarda yapılan araştırma ve geliştirmelerin teknolojiyle entegre edilmesi, yeni yöntem ve standartların ortaya çıkmasını sağlamıştır. Güncel deprem haritalarının oluşturulması bu gelişmelerden biridir. Mevcut veya yeni yapıların deplasman esaslı hesap ve değerlendirmesi için doğrusal analiz yöntemleri kullanmak yerine yapıların deprem davranışını daha gerçekçi yansıtabilen doğrusal olmayan analiz yöntemlerinin kullanılması da önemli bir standart haline gelmiştir. Bu bağlamda mevcut yapıların günümüz standart ve esaslarına uygun şekilde kontrollerinin sağlanması, mevcut güncel yönetmeliğimizin belirlediği şartları sağlamadığı takdirde gerekli önlemlerin alınması son derece önemlidir. Yüksek lisans tezi kapsamında, 1 Ocak 2019 tarihi itibari ile yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 uyarınca mevcut bir yapının deprem performansı değerlendirmesi yapılmıştır. Deprem performansı değerlendirmesinde TBDY-2018 (Bölüm 15)'de bulunan deprem etkisi altında mevcut bina sistemlerinin değerlendirilmesi ilişkin kurallar esas alınmıştır. Mevcut kurallar ve hesap esasları doğrultusunda, zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi kullanılarak bodrum kat dahilinde 5 katlı betonarme bir yapının deprem performansı değerlendirmesi yapılmıştır. Mevcut yapı için seçilmiş deprem verileri kullanılarak gerçekleştirilen analizler sonucunda yapının yönetmelikçe belirtilen şartları sağlamadığı tespit edilmiştir. Bu doğrultuda mevcut yapı için iki farklı güçlendirme çalışması TBDY-2018 (Bölüm 15.10)'da bulunan betonarme binaların güçlendirmesine ilişkin esaslar takip edilerek gerçekleştirilmiştir. Birinci bölümde, tez çalışmasının girişi ve mevcut tezin amacı hakkında genel bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde, doğrusal olmayan davranış ile ilgili genel açıklamalara ve detaylara yer verilmiştir. Doğrusal olmayan davranışın modellenmesi kapsamında malzeme ve sistem davranış modelleri ile ilgili bilgiler verilmiştir. Mevcut tezde kullanılan, zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemine ilişkin bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde, mevcut yapının genel bilgileri ve teknik özelliklerinden bahsedilmiştir. Mevcut yapının, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği TBDY-2018 yaklaşımı ile özellikleri belirlenmiş ve analiz kapsamında gerekli olan kriterler incelenmiştir. Yapının bulunduğu bölge özelinde geçmişte gerçekleşen deprem kayıtları tespit edilmiş ve mevcut yapı analizlerinde kullanılacak sahaya özgü deprem kayıtları seçilmiştir. Dördüncü bölümde, mevcut yapının deprem performans analizi bilgisayar programı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Mevcut yapının doğrusal olmayan hesap modeli için uygulanan adımlar detaylı olarak belirtilmiştir. Beton ve çelik malzemelerinin doğrusal olmayan davranış modelleri belirlenmiştir. Mevcut yapının taşıyıcı sistem elemanlarının davranış modelleri tanımlanmıştır. Kolon ve kiriş elemanların davranış modelleri oluşturulması kapsamında yığılı plastik davranış modeli seçilmiş ve eleman açıklık uçlarına plastik mafsallar ETABS programı kullanılarak atanmıştır. Betonarme perde elemanlar için ise doğrusal olmayan davranış modeli olarak yayılı plastik davranış modeli kullanılmıştır. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz için seçilen ölçeklendirilmiş on bir adet deprem kayıtları dik iki doğrultuda olacak şekilde ETABS analiz programına tanımlanmıştır. Mevcut betonarme sistem elemanlarının etkin kesitlik rijitlikleri ve izin verilen şekil değiştirme sınırları yönetmelikteki esaslar takip edilerek belirlenmiştir. Gerçekleştirilen analizler sonucunda, taşıyıcı elemanlar için plastik dönme ve plastik şekil değiştirmeler kullanılarak elemanların hasar bölgeleri tespit edilmiştir. Analiz sonucunda elemanların kesme kuvveti dayanımlarını belirlemek adına kesme kuveti kontrolleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar kapsamında mevcut yapının Kontrollü Hasar (KH) performans düzeyine uygun olmadığı tespit edilmiş ve güçlendirme kararı alınmıştır. Beşinci bölümde, yönetmelikteki esaslar temel alınarak iki farklı güçlendirme yöntemi belirlenmiştir. Belirlenen güçlendirme seçenekleri mevcut yapı modeline uygulanmış ve dördüncü bölümde gerçekleştirilen analizler, güçlendirilmiş mevcut yapı modelleri için de tekrar edilmiştir. Güçlendirilmiş mevcut yapının taşıyıcı elemanları eğilme güvenliği ve kesme güvenliği kontrolleri kapsamında incelenmiştir. Güçlendirme sonrası mevcut yapının deplasman değerleri kontrol edilmiş ve yapının deplasman rijitliğini sağladığı görülmüştür. Bu bilgiler ışığında uygulanan güçlendirme teknikleri, mevcut yapının yönetmelikçe uygun görülen performans düzeyini sağladığı görülmüştür. Ayrıca bu iki güçlendirme yönteminin güvenlik, uygulanabilirlik ve ekonomik yönden karşılaştırılması yapılmıştır. İlgili çalışmanın altıncı bölümünde, iki farklı seçilen güçlendirme işlemleri için yaklaşık maliyet analizi, piyasa araştırması yapılarak ve aynı zamanda "İnşaat Birim Fiyatlarına Esas İşçilik – Araç ve Gereç Rayiç Listeleri" baz alınarak hesaplanmıştır. Mevcut betonarme yapının, günümüz şartlarına uygun olarak aynı mimari özelliklere sahip bir şekilde inşa edilmek istenildiği durumda maliyet analizi belirlenmiştir. Güçlendirme işlemlerinin maliyetleri ve mevcut binanın yeniden inşası için çıkan maliyetler birlikte yorumlanmıştır.