DMAYE- Deprem Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 3 / 3
-
ÖgeTekrarlı yükler etkisindeki bölme duvarların çimento esaslı tekstil kompozitlerle iyileştirme yöntemlerinin geliştirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021)Tuğla bölme duvarlar, Amerika, Avrupa ve Türkiye gibi bölgelerde yığma yapılarda ve betonarme yapılarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Yığma bölme duvarlar betonarme taşıyıcı elemanlara kıyasla daha düşük dayanıma sahip olup, sismik yüklere ve / veya zemin hareketlerine maruz kaldıklarında genellikle gevrek davranış sergileme eğilimindedirler. Bu özellik, bu tür elemanları şiddetli dinamik yüklere karşı savunmasız hale getirir ve elemanların yükleme yönündeki şekil değiştirmelerini sınırlar. Bu duvarların sergilediği kırılgan davranış için farklı güçlendirme teknikleri geliştirilmiştir. Güçlendirmenin ve güçlendirme ile ilgili çalışmaların temel amacı, yapıların sünekliği ve yük taşıma kapasitesini artırmaktır. Yapısal elemanların taşıma kapasiteleri, süneklik dereceleri ve hasar durumları bir çok parametreye bağlıdır. Duvarların hasar mekanizmasını etkileyen parametreler ile ilgili olarak da duvar birimler, harcın mekanik özellikleri ve duvar bileşenlerinin geometrileri sayılabilir. Yığma yapılarda kullanılan duvarlar, aynı zamanda yapının taşıyıcı elemanı olarak kullanıldığından, yığma duvarda oluşan herhangi bir hasar tüm yapıdaki hasar modunu etkiler. Günümüzde duvarların çatlama şekline ve hasar mekanizmalarına göre çeşitli güçlendirme metodları bulunmaktadır. Hasar mekanizmasına bağlı olarak duvarların güçlendirilmesi (veya iyileştirilmesi), yapının yük taşıma kapasitesini artırır. Bu sebeple, sismik yükler altında hasar görmüş bölme duvarların iyileştirilmesi veya hasarsız duvarların güçlendirilmesi önem kazanmaktadır. Bu bağlamda, çeşitli güçlendirme sistemleri vasıtasıyla yığma ve dolgu duvarların mukavemet ve süneklik seviyesinin artırılmasına ilişkin uygulamada ve literatürde çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Güvenli tasarım sınırlarını etkin bir şekilde korumak için dayanıklı, ekonomik ve kolay uygulanabilir duvar güçlendirme sistemleri için yöntemlerin geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Dolayısıyla bu çalışma, günümüzdeki iyileşirme yöntemlerine alternatif bir yöntem olarak görülebilir. Yığma duvar ve dolgu duvarların genel davranışı, akademik toplumlar ve mühendisler arasında hala tartışılmaktadır. Analitik ve sayısal araçlar kullanarak bu tür duvarların doğrusal olmayan davranışını bulmak için çok sayıda araştırma vardır. Tasarım kodlarındaki standart denklemler konunun yeni bulgularına göre değiştirilmektedir. Öte yandan duvar testlerinin zorlukları teknik literatürde yeterli kaynak bulmayı zorlaştırmaktadır. Deneysel çalışmaların eksikliği, çalışmaların ağırlıklı olarak sayısal araçlara odaklanmasına neden olmaktadır. Hem dolgu hem de yığma duvarlar, tuğla duvar birimler ve yapıştırma bileşeni olarak harçlar ile yapısal kompozit elemanlar olarak kabul edilebilir. Duvarların hasarı, bileşenlerinin mekanik özelliklerine ve tuğla birimler ile harç arasındaki bağlantı parametrelerine bağlıdır. Bu nedenle, duvarın sismik performansını artırmak için bileşenlerin mekanik özelliklerini ve bağ dayanımını iyileştirmek gerekir. Dolayısıyla, bu iyileştirmeler yapıların güvenli tasarım sınırlarına ulaşmasına yardımcı olur. Bu çalışma, hasarlı duvarların tekstil takviyeli çimento esaslı kompozit (TRCC) malzemelerle güçlendirme yöntemlerini ele almaktadır. Bu amaçla deneysel bir çalışma yürütülmüştür. Sayısal ve analitik modelleme tekniklerini geliştirmek için yapılan deneylerden yararlanılmıştır. Bu çalışmalara ek olarak, TRCC kullanılarak yeni bir yapısal form üretme üzerine deneysel çalışmalar da gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, duvar bileşenlerinin malzeme, mekanik ve arayüz bağ özelliklerinin belirlenmesi için deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalar duvar birimlerinin basınç dayanımı testlerini, üçlü (triplet) kesme testlerini ve Z-şekilli numune testlerini kapsamaktadır. Yapılan bu testler ile tuğla duvar bileşenlerinin mukavemet ve hasar mekanizmaları belirlenmiştir. Bu kısımdaki deneysel çalışmalar kullanılarak numunelerin ayrıntılı modellemeleri geliştirilmiş olup, duvar birimleri arayüz bağ mekanik özellikleri elde edilmiştir. Elde edilen parametreler duvar mikro modellerinin oluşturulmasında duvar bileşenlerinin arayüz bağ özelliklerini tanımlamada kullanılmıştır. Yaygın olarak kullanılan tuğla ve beton blok duvar elemanlarının düzlem içi yüklemeler altındaki mekanik davranışları ve hasar modları, duvarların malzeme özellikleri ve arayüz davranışı göz önünde bulundurularak incelenmiştir. Duvar hasar mekanizması sadece harç ve tuğla malzemelerine bağlı olmayıp, aynı zamanda tuğla ve harç arasındaki bağ mukavemeti ile de ilgilidir. Harcın duvar birimleri ile bağlantılı olduğu yüzeyde kırılma davranışını tanımlamak için kohezif model ve Coulomb yasası kullanılmıştır. Sayısal çalışmalar, mod I (açılma) ve mod II'nin (kayma) kırılma biçimlerinin bileşkesinden oluşan bir arayüz modeline dayanmaktadır. Sonlu elemanlar yöntemi Benzeggagh-Kenane karma mod kohezif metoda dayanır. Bu metot, düzlem içi yükleme altında sadece mod I ve sadece mod II'nin parametrelerine bağlı bileşkeden oluşur ve duvar birimi-harç arayüzünde kohezyona ve sürtünme sonrası hasar davranışına izin verir. Aslında, duvara etkiyen yükler, yatay ve düşey yüklerin birleşimidir ve bu bileşke yükler altında hasar meydana gelir. Bu nedenle, duvar birimi-harç arayüzünde göçme durumunu incelemek için yüksek mukavemetli duvar birimi ve harç türleri seçilmiş; ve Benzeggagh-Kenane karma modu, duvar birimi-harç arayüzü için kullanılmıştır. Sayısal sonuçlar, deneysel sonuçlarla başarıyla doğrulanmıştır. Bu çalışmanın temel amacı, tekrarlı yükler altında duvar yapılarının süneklik seviyesini ve yük taşıma kapasitesini arttırmak için duvarların hasar mekanizmasını tespit etmek ve sonunda TRCC kullanarak güçlendirme yöntemi geliştirmektir. Bu bağlamda, güçlendirme malzemesi olarak TRCC'nin, hasar görmüş yığma duvarların iyileştirilmesinde ve onarılmasında kullanımı incelenmiştir. Bu nedenle, seçilen delikli kil tuğla ve delikli beton bloklardan oluşan duvar tipleri, deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Yapılan duvar testleri neticesinde oluşan hasar modlarına göre geliştirilen iyileştirme yöntemlerinin etkinliği incelenmiştir. İyileştirme teknikleri, test edilen duvarların hasar modlarına göre adım adım geliştirilmiştir. Test sonuçlarından elde edilen duvar davranışlarına göre uygulanan iyileştirme yöntemleri geliştirilmiştir. Yeni bir iyileştirme yöntemi olarak da TRCC içinde bulunan sürekli liflere ek olarak, güçlendirmede kullanılan çimento harcı (ECC) kısa lifler ile güçlendirilmiştir. ECC (Engineering Cementituous Composites)'de kullanılan kısa lifler PVA malzemesinden üretimiştir. Yeni hibrit kompozit malzeme olarak da adlandırılan bu yöntemin, yatay yükler sebebiyle kesme hasarı oluşan duvarların iyileştirmesindeki kullanımı araştırılmıştır. Bu yeni hibrit kompozit malzemeyi kullanmanın temel amacı, hasarlı duvarların süneklik seviyesini daha da artırmak ve sismik yatay yüklere karşı duvara yeterli dayanımı sağlamaktır. Testleri gerçekleştirilen duvar tiplerinin sayısal çalışmalarında, duvar bileşenleri ve duvar deneylerinden elde edilen parametreler kullanıldı. Tuğla duvarın, beton blok duvarın ve iyileştirme uygulanmış duvarların sayısal analizleri mikro modelleme teknikleri ve analitik yaklaşımlarla geliştirildi. Sayısal çalışmalardan elde edilen sonuçlarla, iyileştirme yöntemleri uygulanan duvar davranışları hakkında daha detaylı veriler elde edilmiştir. Test edilen duvar sistemlerinin doğrusal olmayan davranışı, sonlu eleman programı olan ABAQUS yazılımı kullanılarak simüle edilip elde edilen sonuçlar deneysel verilerle doğrulanmıştır. Son olarak, TRCC'ler kullanılarak geliştirilmeye açık yeni duvar birimleri oluşturulmuştur. Üretilen TRCC birimlerinin davranışları mekanik olarak irdelenmiştir. Üretilen TRCC birimler süreksizlik noktası içermeyen ideal geometrik form olarak silindirik tüp şeklinde tercih edilmiştir. TRCC birimlerin üretimi için farklı malzeme ve örgü şekline sahip tekstil takviyeleri kullanılmıştır. TRCC tüp birimler, çimento esaslı harç malzemesine, farklı katman sayısında gömülü olarak bulunan tekstil malzemesinden oluşmaktadır. Farklı tekstil malzemesi ve farklı tabaka sayılarından oluşan TRCC birimler ayrı ayrı test edilmiştir. Testler, monotonik ve yarı-çevrimsel yükleme şemaları altında gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmaları yapılan TRCC tüp birimlerin her biri için sayısal analiz geliştirilmiş, gerilme ve hasar dağılımı incelenmiştir. TRCC silindirik tüplerin sonlu elemanlar analizi sonuçlarının deneysel sonuçlar ile uyumlu olduğu görülmüştür. Literatürde TRCC'lerin yapısal form oluşturmada kullanım alanı farklı şekillerde geliştirilmektedir. Bu çalışmada, TRCC tüp birimlerin bir araya getirilmesiyle oluşan yeni duvar formunda yük aktarımı, süneklik, enerji ve hasar durumunun incelenmesi için, duvar formunun yarı çevrimsel diyagonal basınç yüklemesi altında testi gerçekleştirilmiştir. Deney sonucunda yeni formun süneklik seviyesi ve hasar mekanizması incelenmiştir.
-
ÖgeKarşılaştırmalı Sayısal Sıvılaşma Analizi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-09-12)Suya doygun, gevşek kum veya kumlu zeminler, tekrarlı yükler etkisinde, sıkışma ve hacim daralması eğilimi gösterirler. Bu eğilim, drenajın olmadığı koşullarda, boşluk suyu basıncını artırır. Tekrarlı yükler kum tabakası içindeki boşluk suyu basıncının artmasını desteklediği zaman, toplam gerilme, boşluk suyu basıncına eşit değere ulaşabilir. Bu durumda, kohezyonsuz zemin kayma direncini kaybeder ve bir sıvı gibi davranarak büyük yer değiştirmelerine maruz kalır. Böylece sıvılaşma evresine geçilmiş olur. Zemin sıvılaşmasının etkisinin görüldüğü örnekler; 1964 Niigata, 1920 California Calvers, 1938 Montana Fort Peck, 1948 Fukui, 1971 California San Fernando, 1964 Alaska Ancorage, 1980 Mino-Owari olarak sıralanabilir. Ülkemizdeki son büyük örnek de 1999 Marmara depremi sıvılaşmalarıdır. Zemin sıvılaşması özetle, deprem sebebiyle oluşan titreşimlerin doymuş kohezyonsuz zeminlerde taşıma gücünün geçici olarak kaybedilmesi şeklinde tanımlanmaktadır. Sıvılaşma sorunlarının karmaşıklığı nedeniyle, yanıtların doğrusal olmaması gibi, malzeme istikrarsızlıkları, deneysel ve sayısal teknik sınırlamaları, malzeme modeli formülasyonu zorlukları görüldüğü sebeple çok güvenilir ve doğru tahmin yöntemleri geliştirilmelidir. Sıvılaşma olgusunun neden olduğu can kayıpları ve altyapı sistemlerinde meydana gelen hasarlar, bölgelere ait sıvılaşma potansiyellerinin önceden belirlenip değerlendirilmesinde güçlü ve güvenilir metotlara ihtiyaç duyulmasına neden olmuştur. Zemin sıvılaşması, son depremlerde de (Adapazarı, Düzce, Türkiye; Chi-Chi, Taiwan, 1999) örneklendiği üzere önemli hasara sebep olmuştur. Sıvılaşmanın mekanizması ve doğurduğu sonuçların anlaşılmasına yönelik çalışmalar, 1964 yılında meydana gelen Niigata - Japonya ve Büyük Alaska - A.B.D. depremleri sonrası daha da hızlanmıştır. Son kırk yılda bu alanda önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Bugün zemin sıvılaşması konusu geoteknik mühendisliğinde branşında olgunlaşmış ve de kendi özel uygulamaları olan bir alan olarak karşımıza çıkmaktadır. Zeminde sıvılaşma oluşumunu etkileyen bir çok faktör vardır. Laboratuvar deney sonuçları yanında arazi gözlemleri ve çalışmalarına dayalı olarak, sıvılaşmayı etkileyen en önemli faktörler geçmişteki bazı çalışmalarda açıklanmıştır ve yeni çalışmalar ile açıklanmaya halen devam etmektedir. Deprem şiddeti ve süresi, ivme, yeraltı su seviyesi, zemin tipi, zeminin rölatif sıkılığı (Dr) ve benzeri etkin parametreler bu faktörler arasındadır. Bu çalışmada ise sıvılaşma potansiyelinin tahmin edilmesinde en iyi modelin geliştirilmesi amacı ile sonlu farklar metoduna dayalı model ile yapay sinir ağları metoduna dayalı modellerin sonuçları karşılaştırılmıştır. Kurbağlıdere, Kadıköy, Ġstanbul, Türkiye de gerçekleştirilmiş olan mikrobölgeleme çalışmasından faydalanılarak standart penetrasyon deneyi sondajlarından SPT-N değerleri hesaplanmış ve zemin parametreleri hesaplanarak bölgenin üç boyutlu sonlu farklar metoduna dayanan model ile gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen sonul farklar metoduna dayalı modellerde 1 boyutlu, iki boyutlu ve üç boyutlu geometrilerde modellemelerin sonuçları karşılaştırılmıştır. Model sonuçları anlamlı değerler vermiş olup, %92‟lik bir modelleme başarısı görülmüştür. Sonrasında ise, bölgede beklenen bir deprem etkisi altında zeminin boşluk basıncı, toplam gerilmesi ve efektif gerilmeleri dikkate alınarak, bu deprem altında zeminin üç boyutlu sıvılaşma riski potansiyelleri bulunmuştur. Bu sonuçların karşılaştırılması için, geliştirilen sonlu farklar modelinde kullanılan etkin parametreler (girdi) ve zemin sıvılaşması potansiyelini temsil eden boşluk basıncı oranı (çıktı) ile yapay sinir ağları metoduna bağlı model geliştirilmiştir. Bu yapay sinir ağları modellerinde, eğitme ve test etme aşamalarında SPT „lerden elde edilmiş data kullanılmıştır. Çeşitli modeller denenmiş ve en yüksek başarı oranının elde edildiği modeller olan geri yayılma (back propagation) ile genel regresyon (general regression) mimarilerine dayanan yapay sinir ağları modelleri geliştirilmiştir. Seçilen bölgede sıvılaşma analizlerinin model ile tahmin edilebilmesi için dikkate alınan zemin parametreleri girdi olarak tanımlanmış, boşluk basıncı oranı (ru) çıktıları model sonucu olarak tahmin edilmesi sağlanmıştır. Geliştirilen yapay sinir ağları modellerinde sonuçların tutarlılıkları modellerin başarı oranları hesaplanarak tayin edilmiştir. Bunun için gerek modelin sonuçlarında programca hesaplanan başarı oranları alınmış gerek ise sonlu farklar metoduna dayanan modelce 10. ve 11. bölgeler için bulunan boşluk basıncı oranları yapay sinir ağları metodunca bulunan oranlardan çıkarılmıştır. Bulunan hata oranlarının ortalaması alınarak geliştirilen modelin ortalama hatası hesaplanmış ve sonuç olarak modelin başarı oranı bulunmuştur. Bulunan her iki başarı oranının kıyaslanması ile literatürce kabul edilen hata oranlarının içinde kalındığı ve modelin tutarlı olduğu görülmüştür. Çalışmanın ana amacı olarak şunlar söylenebilir. Zemin profiline ait bir boyutlu, iki boyutlu ve üç boyutlu sonlu farklar metoduna bağlı sıvılaşma potansiyelinin tahmini için model geliştirilmesi ve ayrıca yapay sinir ağları yöntemine dayalı model geliştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Modellemelerde %82‟lik bir başarı oranı görülmüştür. Geliştirilen bu yapay sinir ağlarına bağlı modelin performansının arttırılması, sonlu farklar yöntemi tabanlı model sonuçları ve sinir ağı algoritması tabanlı model sonuçları ve basitleştirilmiş yöntem sonuçlarının karşılaştırılması yapılmıştır. Bir boyutlu, iki boyutlu ve üç boyutlu sonlu farklar metodundaki modellerin sonuçlarının karşılaştırılması, böylelikle farklı boyutlarda sıvılaşma analizleri yapıldığında gerek arazinin en iyi şekilde modellenebilmesi gerekse de analizler sonucunda hangi boyutlandırma ile bölgenin sıvılaşma riskini en doğru şekilde tahmin edilebileceğinin saptanması hedeflenmiştir. Son olarak sıvılaşma potansiyelinde deprem parametresi (deprem etkisi) sabit tutularak diğer etkin parametreler olan zemine bağlı parametrelerin yapay sinir ağları modelince etkinlik yüzdelerinin hesaplanarak karşılaştırılması yapılmış ve sıvılaşma oluşumunu etkileyen bir çok faktörden hangilerinin araştırma alanı olan Kurbağlıdere bölgesinde daha etkin olduğunun saptanması amaçlanmıştır. Bu anlamda, zemin içsel sürtünme açısı ve SPT-N değerlenin zemin sıvılaşmasında en etkin parametreler olduğu saptanmıştır. Zeminlerin sıvılaşma potansiyelinin tahmininde kullanılan bu farklı metotların karşılaştırılması için geliştirilen bu iki model ile zeminlerde sıvılaşma potansiyeli olasılıklarında kullanılabilecek ve uygulamanın başka araştırmalar ve çalışmalarda tahmin aracı olarak kullanılmasını sağlayan başarılı sonuçlara varılmıştır.
-
ÖgeMevcut Düzensiz Betonarme Yapıların Kapasitelerinin Belirlenmesi İçin Üç Boyutlu Uyarlamalı İtme Analizi Yöntemi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011-07-15)Özellikle son 20 yılda, yapıların kapasiteleri doğrusal olmayan klasik statik metotlar kullanılarak tespit edilmektedir. Statik yaklaşımlar, dinamik metotlara nazaran daha az bilgisayar emeği ve daha az hesaplama zamanına ihtiyaç duydukları için, çoğu tasarım mühendisi tarafından tercih edilirler. Buna rağmen, statik yöntemlerle yüksek modların etkilerini ya da modların işaret değişimlerini incelemek mümkün olamamaktadır. Bu olumsuzlukların önüne geçebilmek için, araştırmacılar yaygın olarak kullanılan klasik yöntemlerin geliştirilmesi gerektiği konusunda birleşmişlerdir. Uyarlamalı yöntemler ya da enerjiye dayalı yaklaşımlar bu çalışmaların sonuçlarına örnek olarak gösterilebilirler. Önerilen uyarlamalı yöntemlerin esas farklılıkları, yanal yük vektörünün tespiti sırasında ortaya çıkmaktadır. Literatür taraması yapıldığında, önerilen bu yöntemlerin çoğunda dahi, yüksek modların etkileri ve modların tersinir etkilerinin ihmal edildiği gözlemlenmektedir. Söz konusu metotların çoğu, iki boyutlu düzlemde modelleme esasına dayanır ve burulma etkilerini analizlerde dikkate almamaktadırlar. Oysaki günümüzde, burulma etkilerinin özellikle de, yüksek modların etkileri önemli olduğunda dikkate alınması gereken bir etmen olduğu bilinmektedir. Kat kesme kuvvetlerine dayalı uyarlamalı yöntemin temelinde, yanal yük bileşeninin kat kesme kuvvetleri dikkate alınarak hesaplanması yatmaktadır. Bu yöntemle modların tersinir etkilerini de dikkate almak mümkündür. Bu çalışmada, kat kesme kuvveti esasına dayalı uyarlamalı itme analizi yöntemi, üç boyutlu modelleme ve çözüm yapabilen bir program, NASAP, ile burulma etkilerini de dikkate alacak şekilde geliştirilmiştir. ELSA Laboratuvarında deneyleri gerçekleştirilen ve Türkiye’deki mevcut birçok yapı gibi düzensizlikleri bulunan SPEAR binası, geliştirilen yazılım ile test edilmek üzere örnek model olarak seçilmiştir. Uyarlamalı statik itme analizi sonuçları, PERFORM 3-D kullanılarak yapılan zaman tanım alanı sonuçları ile mukayese edilmiş ve kat ötelemeleri karşılaştırmaları belirlenmiştir. ELSA Laboratuvarından elde edilen deney verileri, geliştirilen yazılım ile bulunan teorik hesap sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntem ile bulunan sonuçların, deney sonuçları ile tutarlı oldukları gösterilmiş ve klasik yöntemle elde edilen sonuçlar ile zaman tanım alanı sonuçları arasında %20’ye yakın fark olduğu tespit edilmiştir.