Burulma modu etkin olan yapıların deprem etkisi altındaki davranışı

Abstract

Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada burulma modu etkin olan yapıların deprem etkisi altındaki davranışı incelenmiştir. Çalışma altı bölümden oluşmuştur. Birinci bölümde, burulma modu etkin olan yapılara örnek olmak üzere tünel kalıplarla inşaa edilen panel ( perde taşıyıcı sistemli ) yapılar tanıtılmış, çalışmanın amacı ve kapsamı açıklanmıştır. İkinci bölümde, depreme dayanıklı yapı tasarımının temel ilkeleri ana hatlarıyla ele alınmış ve "Deprem Etkisi Allında Çözümleme" başlığı altında çalışmada kullanılan "Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi" ve "Mod Birleştirme Yöntemi" ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Üçüncü bölüm, tünel kalıplarla inşaa edilen panel yapıların modellenmesine ve yapı taşıyıcı sisteminin idealleştirilmesine ayrılmıştır. Üç boyutlu kabuk sonlu eleman ağı modellemesi ve taşıyıcı sistem çubuk idealizasyonu verilmiştir. Dördüncü bölümde, yapı sistemlerinde burulma etkilerinin ek dışmerkezlik kullanılarak temsili ve bu kavramın yönetmeliklerdeki yeri açıklanmış; ek dışmerkezlik etkilerinin oluşmasının nedenlerini ve ek dışmerkezlik etkilerinden kaynaklanan yerdeğiştirme artışlarım irdeleyen çalışmaların tanıtılmasına yer verilmiştir. Beşinci bölüm, örnek yapı sistemleri üzerinde sayısal incelemelere ayrılmıştır. İncelenen yapıların özellikleri verilmiş, kabuk sonlu eleman ağı modellemesi yapılarak sonlu eleman ağı sıklığının yapıların doğal titreşim periyotları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Uygulamada, tasarım büyüklüklerinin elde edilebilmesi için taşıyıcı sistemi çubuk sistem olarak idealize etmek gerekmektedir. Panel yapıyı temsil eden çubuk sistemin, yapmın gerçek davranışını yansıtabilmesi için perdelerin ne şekilde idealize edileceği sorunu ortaya çıkmaktadır. Çalışmada, taşıyıcı sistem çubuk idealizasyonu, yapıların çubuk sistem ve kabuk sonlu eleman modellerinin dinamik davranışlarının; yani serbest titreşim periyotlarının benzeştirilmesi ile yapılmıştır. Mod Birleştirme Yöntemi ile yapılan dinamik analizle etkin burulma modunun perde kesit tesirlerine katkısının mertebesi irdelenmiştir. Aynı taşıyıcı sistem çubuk modellerinin Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile deprem hesaplan yapılarak elde edilen sonuçlar dinamik analiz sonuçlan ile karşılaştınlmıştır. Statik Yükleme Güvenlik Katsayılan ( SGK ) hesaplanarak Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi'nin burulma modu etkin olan yapılann deprem hesabında yeterince güvenli olup olmadığı irdelenmiştir. Altıncı ve son bölümde, çalışmada elde edilen sonuçlar verilmiştir.

In this thesis, the behaviour of the structures, that the first mode of vibration is torsional, has been investigated under the earthquake effects. The study consists of six chapters. In the first chapter, the panel structures built by the tunnel forms are introduced as an example to the structures whose first mode of vibration is torsional. The objective and scope of the study are also discussed. In the second chapter, the basic principles of earthquake resistant design of structures are given and then two methods "Equivalent Static Loading Method" and "Modal Superposition Method" which are used in this study have been also introduced under the title of "Consideration of the Earthquake Effects". The third chapter is devoted to the modelling of the panel buildings built by the tunnel form-works and the idealization of their structural systems. The 3-D shell finite element mesh model and the frame idealization of the structural system approaches are given. In the fourth chapter, the consideration of the torsional effects by the use of an additional eccentricity and the handling of this by the building codes are discussed. The studies, discussing the reasons of the use of additional eccentricity and the increase of the displacements resulting from this are also mentioned. The numerical investigations of the sample structures exist in the fifth chapter. The properties of the structures are also given and they are modelled by the 3-D shell finite elements. The influence of the refinement of the finite element mesh on the fundamental vibration periods is investigated. In practice, the structural system has to XI be idealized as a frame system to obtain the design values. However, how to idealize the shear walls as a frame system is a problem so that, the frame system representing the panel building will have the true behaviour of the structure. In the study, the frame idealizations of the structural systems are made by resembling the dynamic behaviours of the frame model and the shell finite element mesh model of the structures. By the dynamic analyses of frame models of the structures, obtained by the Modal Superposition Method, the ratios of the contribution of the first torsional vibration modes on the shear forces and bending moments of the shear walls are examined. The results of the earthquake analyses, obtained by the Equivalent Static Loading Method on the same frame models, are compared with the results of the dynamic analyses. The "Static Loading Safety Factors" ( SGK ) are calculated and the efficiency of the use of Equivalent Static Loading Method for the earthquake analysis of structures that the first mode of vibration is of torsional, is examined. The sixth and the last chapter summarizes the obtained results of the work.