Aletsel ve sayısal dataların birleştirilmesi krma yaklaşımına dayanan betonarme çerçeveli yapıların hasar ve sismik karakteristiklerinin incelenmesi

TÜBİTAK MAG Proje01.12.2010Son yıllardaki depremlerden sonra yapılan hasar incelemelerinde, betonarme çerçeveli yapılarda kayda değer hasarlar oluştuğu görülmüş, buradan betonarme çerçeveli yapıların hasargörebilirliğinin arttığı sonucuna varılmıştır. Bu hasarlar, dizayn hataları, işçilik ve detayların inşaasındaki hatalardan başka, genel dizayn kabulleri, hassas analizler ve taşıyıcı elemanlar ile dolgu duvarlar arasındaki etkileşimi de içeren binaların tepki karakteristikleri de sebep olabilmektedir. Her ne kadar bazı durumlarda, hasarların nedenlerinin yeniden açıklanması ve araştırılması mümkün olsa da, yapı planına ve kabullere bağlı olarak bulunan sayısal sonuçlar ile ölçülen sonuçlar arasındaki farklar, sismik yüklerin binaya daha sistematik bir yol ile aktarılmasına dayanan ve aletsel dataların kullanıldığı ileri yaklaşımlara gerek olduğunu ortaya koymaktadır. Bundan dolayı, kuvvetli deprem oluşmadan önce aletsel datalara ve sismik kayıtlara dayanan sismik risk araştırmaları ve hasargörebilirlik çalışmalarını içeren bu proje gerçekleştirilmiştir. Bu deprem öncesi projede, deprem riskinin azaltılması için mevcut araçlardan yararlanarak, Avrupa Araştırma Alanı olarak adlandırılan ve Almanya’daki Üniversite ve Türkiye’de ki yerel yönetimlerle profesyonel ortaklıkların oluşturulan bir ortamdan yararlanılmaktadır. Bu çalışmada, sokak taramasına dayalı yöntemle çalışma bölgesinde bulunan yapı stoku, kullanım amacı, yapı tipi ve deprem etkisi altında yapı tepkisini ve hasargörebilirliği etkileyen parametlere göre sınıflandırılmıştır. Belli başlı betonarme çerçeveli yapı tipleri için alt sınıflandırmalar yapılmıştır. Özel olarak hazırlanan puanlama sistemi kriterlerine göre yapıları temsil edebilecek binalar belirlenerek ve bunlardan elde edilen datalar üç boyutlu sonlu eleman modelinin kalibrasyonunda kullanılmıştır. Elde edilen gerçek bina tepkileri, genel dizayn prosedürlerine direk olarak uygulanmış ve şartnamelerin ve mevcut dizayn kurallarının doğruluğu sorgulanmıştır. Bu proje çalışmasında, düşük maliyetli bina davranışı tespit sistemiyle mühendislik analizlerinin birleştirilmesine dayanan ve olası hasar durumlarını tespit etmede kullanılabilecek olan bir prosedür geliştirilmiştir. Bu prosedürde, çok amaçlı aletsel testler yapılarak ve farklı sensor ve titreşim kaynakları kullanılarak elde edilen sonuçlar gerçekleştirilen analitik incelemelerle yakından ilişkilendirilmiştir. Ayrıca, Antakya için hazırlanacak olan Master Planı için, deprem senaryolarına göre hasar dağılımının daha gerçekçi olarak tahmini için bir veri tabanı oluşturulmuştur.From damage surveys of recent earthquakes and the remarkable extent of observed structural damage it has to be concluded that RC frame structures exhibit an increased vulnerability. Besides their sensitivity to design defects, workmanship and detailing construction – general design assumptions and refined analysis alone might be misleading with respect their response characteristics including the interaction between structural elements and infills. Despite the fact that in some cases the damage could be reinterpreted and reassessed, the discrepancies between numerical results following strictly the basis input data from structural layout and planning documents and measures quantities, indicate the need of an extended approach using instrumental data in a more systematic way to understand the transmission of seismic forces. Therefore, this project is studied on seismic risk assessment and mitigation on the basis of vulnerability studies which should be based on instrumental data and seismic monitoring before a strong earthquake occur. This pre-event project should utilize current tools for earthquake risk mitigation within an environment where research entities from the European Research Area, universities in Germany and professional associations in Turkey as well as local governments enable the establishment of a unique partnership. On the basis of field survey the local building stock of the study area is classified with respect to the use, building type and parameters relevant for the response and damageability under seismic action. Sub-classes of the predominant RC frame building types are derived. Using a specific scheme of ranking criteria, representatives are selected for a multitasking instrumental testing procedure which in each phase is related to the outcome of parallel analytical investigation to calibrate the 3D-finite element model. Following the spatial response quantities insight in the real response of buildings is obtained which can be directly applied to the general design procedures and enabling conclusions concerning the reliability of codes and current design practice. A procedure combining minimum effort instrumentation with engineering analysis of probable damage states is developed. The innovative elements have to be seen in the multitasking instrumental testing using different sensors and source of excitation in their close interaction with the performed analytical investigations. In addition, The results of these study, can be used as a more reliable database for the earthquake master plan and management of disaster in Antakya

Çok sıraboşluklu deprem perdelerinin statik ve dinamik analizi

TEZ4163Tez (Doktora) -- Çukurova Üniversitesi, Adana, 2001.Kaynakça (s. 168-172) var.xvii, 206 s. ; 30 cm.

The effect of connection flexibility on the dynamic behavior of multi-bay coupled shear walls

Bu çalışmada, elastik veya rijit temel üzerine oturan, sonlu sayıda güçlendirici kirişi olan, bağlantı kirişi özellikleri boşluktan boşluğa ve/veya bölgeden bölgeye değişebilen, istenilen sayıda boşluğu olan ve bölgeden bölgeye duvar kalınlığı değişebilen çok sıra boşluktu perdelerin bağlantı esnekliğindeki değişimin dinamik analize etkileri araştırılmıştır. Sistem rijitlik matrisi oluşturulurken sürekli bağlantı yöntemi (SBY) kullanılmıştır. Bunun için bağlantı kirişleri yerine eşdeğer rijitlikte tabakalı ortam düşünülmüş ve birim yükler uygulanarak bina boyunca yerdeğiştirmeler hesaplanmıştır. Sistem kütle matrisi toplanmış kütle kabulüne göre yükseklik boyunca istenilen sayıda toplanmış kütle alınarak elde edilmiştir. Serbest titreşim analizinden sonra mod-süperpozisyon yöntemi ile girişimsiz rijitlik, sönüm ve kütle matrisleri oluşturulmuştur. Zaman tanım alanında (Time-history) analiz, Newmark sayısal integrasyon yöntemi kullanılarak her zaman değerine karşı gelen sistem yerdeğiştirme değerleri hesaplanarak yapılmıştır. Çalışmanın sonunda, MATHEMATICA programlama dilinde bir program hazırlanarak sunulan yöntemle bazı örnekler Çözülmüştür. Elde edilen sonuçlar SAP2000 yapı analizi programı ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak sonuçların çok yakın olduğu gözlenmiştir.In this study a dynamic analysis has been carried out for a multi-bay coupled shear wall on an elastic or rigid foundation, with a finite number of stiffening beams, the properties of the connecting beams varying from span to span and/or from region to region in the vertical direction. The system may have any number of spans and the thickness may vary, vertically, from region to region. Continuous connection method (CCM) has been employed to find the stiffness matrix of the system. For this purpose, the connecting beams have been replaced by an equivalent layered medium and unit horizontal forces have been applied to find the corresponding displacements of the system. The system mass matrix has been found in the form of lumped masses at the hights where the unit forces have been applied. Following the free vibration analysis, uncoupled stiffness, damping and mass matrices have been found employing the mode superposition method. A time-history analysis has been carried out using Newmark numerical integration method to find the system displacement vector for every time step. Finally, a computer program has been prepared in the MATHEMATICA programming language to solve some examples by the forgoing procedure. The results obtained have been compared with those of SAP2000 structural analysis program and a good match has been observed

Dynamic analysis of coupled shear walls

Bu çalışmada, elastik veya rijit temel üzerine oturan, sonlu sayıda güçlendirici kirişi olan, bağlantı kirişi özellikleri boşluktan boşluğa ve/veya bölgeden bölgeye değişebilen, istenilen sayıda boşluğu olan ve bölgeden bölgeye duvar kalınlığı değişebilen çok ara boşluktu perdelerin dinamik analizi yapılmıştır. Sistem rijitlik matrisi oluşturulurken sürekli bağlantı yöntemi (SBY) kullanılmıştır. Bunun için bağlantı kirişleri yerine eşdeğer rijitlikte tabakalı ortam düşünülmüş ve birim yükler uygulanarak bina boyunca yerdeğişlirmeler hesaplanmıştır. Sistem kütle matrisi toplanmış kütle kabulüne göre yükseklik boyunca istenilen sayıda toplanmış kütle alınarak elde edilmiştir. Serbest titreşim analizinden sonra mod-süperpozisyon yöntemi ile girişimsiz rijitlik, sönüm ve kütle matrisleri oluşturulmuştur. Zaman tanım alanında (Time-history) analiz, Newmark sayısal integrasyon yöntemi kullanılarak her zaman değerine karşı gelen sistem yerdeğiştirme değerleri hesaplanarak yapılmıştır. Çalışmanın sonunda, MATHEMATICA programlama dilinde bir program hazırlanarak sunulan yöntemle bazı örnekler çözülmüştür. Elde edilen sonuçlar SAP 2000 yapı analizi programı ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak sonuçların çok yakın olduğu gözlenmiştir.In this study a dynamic analysis has been carried out for a multi-bay coupled shear wall on an elastic or rigid foundation, with a finite number of stiffening beams, the properties of the connecting beams varying from span to span and/or from region to region in the vertical direction. The system may have any number of spans and the thickness may vary, vertically, from region to region. Continuous connection method (CCM) has been employed to find the stiffness matrix of the system. For this purpose, the connecting beams have been replaced by an equivalent layered medium and unit horizontal forces have been applied to find the corresponding displacements of the system. The system mass matrix has been found in the form of lumped masses at the hights where the unit forces have been applied. Following the free vibration analysis, uncoupled stiffness, damping and mass matrices have been found employing the mode superposition method. A time-history analysis has been carried out using Newmark numerical integration method to find the system displacement vector for every time step. Finally, a computer program has been prepared in the MATHEMATICA programming language to solve some examples by the forgoing procedure. The results obtained have been compared with those of SAP2000 structural analysis program and a good match has been observed

The static analysis of multi-bay pierced shear walls by the continuous connection technique

Ekonomik ve mimari ihtiyaçlardan dolayı boşluklu perdelerde sıra sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Bu ihtiyaçları dikkate alarak, bu çalışmada, değişik geometrilere sahip çok sıra boşluklu perdelerin sürekli bağlantı yöntemi ile analizi yapılmış ve MATHEMATICA ve FORTRAN programlama dillerinde pratikte kullanılabilecek birer bilgisayar programı hazırlanmıştır. Bu analizde, değişik perdelerdeki eksenel kuvvetlerin değişimi koordinat fonksiyonları cinsinden ifade edilmiştir. Son olarak, yalnız iki ve yalnız üç koordinat fonksiyonu alınarak, hazırlanan bilgisayar programı ile, çeşitli örnekler çözülmüş ve bulunan sonuçlar SAP90 paket programından elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Gerilmeler, toplam taban momentleri ve deplasmanlar tablolarda karşılaştırılmıştır.Due to economic and architectural needs the number of rows of openings in pierced shear walls has increased day by day. Considering these needs, in this study, the analysis of multi-bay pierced shear walls with different geometries has been carried out by the continuous connection technique and the pertinent computer programs have been prepared with MATHEMATICA and FORTRAN programming languages for practical use. In this analysis, variation of axial forces in different shear walls are defined by coordinate functions. Finally, various examples are solved, using the implemented computer program, employing only two and three coordinate functions and the results found are compared with those of the SAP90 coding. The stresses, total bottom moments and displacements have been compared in pertinent tables

Investigation of the effect of ınfill wall on structural ırregularities and performance on an existing structure

Betonarme yapı sistemlerinde dolgu duvarlar yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Dolgu duvarların yapıya sadece olumlu etkisinin olacağı ve bu etkiyi rezerv tutma düşüncesiyle, genellikle konvansiyonel analiz programlarında dolgu duvarlar salt düşey yük olarak çerçeveye etki ettirilmektedir. Oysaki yaşanan depremler sonrası yapılan araştırmalar, dolgu duvarların betonarme çerçeveye olumlu/olumsuz etkilerinin olduğunu göstermektedir. Dolgu duvar etkisinin modele yansıtılmaması, tasarımcıların yaptığı analizlerde çeşitli yapısal düzensizlikleri de görememesine neden olabilmektedir. Bu çalışmada, mevcut bir yapı seçilmiş ve öncelikle dolgu duvarlar salt düşey yük (DY) olarak ideCAD yapı analiz programında modellenmiş daha sonra dolgu duvarlar DY ve hem düşey yük hem de eşdeğer basınç çubuğu (DY+EBÇ) olarak Sap2000 yapı analiz programında oluşturulmuştur. Sap2000’deki DY+EBÇ modeli DY modeli ile mukayese edildiğinde; yapı performansının arttığı, burulma ve yumuşak kat gibi düzensizlik değerlerinin değiştiği görülmüştür.Infill walls are widely used in reinforced concrete building systems. With the idea that the infill walls will have only positive effect on the structure and reserve this effect, the infill walls are generally affected in the frame as a vertical load in conventional analysis programs. However, after the earthquakes researches show that the infill walls have positive / negative effects on the reinforced concrete frame. Failure to reflect the infill wall effect on the model may cause the designers not to see various structural irregularities in their analysis. In this study, an existing structure was chosen and firstly infill walls were modeled in ideCAD structure analysis program as vertical load (DY) and then infill walls were formed as DY and vertical load and equivalent compression strut (DY + ETC) as Sap2000 structure analysis program. DY + EBÇ model in Sap2000 compared to DY model; It was observed that the structure performance increased and torsional and soft floor values changed

The analysis of stiffened multi-bay coupled shear walls on elastic foundation using continuous connection method

Bu çalışmada, sürekli bağlantı yöntemi (SBY) kullanılarak elastik veya rijit temel üzerine oturan, sonlu sayıda güçlendirici kirişi olan, bağlantı kirişi özellikleri boşluktan boşluğa ve/veya bölgeden bölgeye değişebilen ve istenilen sayıda boşluğu olan deprem perdelerinin analizi yapılmıştır. Kiriş-perde bağlantı esnekliğini ve bölgeler arası kalınlık değişimini göz önüne alan bu analizde, bağlantı kirişleri sürekli tabakalanmış ortama dönüştürülerek bunların birim boylarındaki kesme kuvveti fonksiyonlarının tepeden itibaren toplamlarını temel bilinmiyenler alan bir yöntem kullanılmıştır. Bu yöntem kullanılarak MATHEMATICA programlama dilinde hazırlanan bir bilgisayar programı ile literatürden çeşitli örnekler çözülmüş ve elde edilen sonuçlar SAP2000 yapı analizi programı ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak sonuçların uyumluluğu gözlenmiştir.In this study, the static analysis of a multi-bay coupled shear wall, resting on an elastic foundation, having any number of stiffening beams, is studied employing the continuous connection method (CCM). The shear wall is considered to be made up of a finite number of sections in the vertical direction, with or without stiffening beams between each pair of consecutive sections. Each bay of every section of the wall has fixed connecting beam properties throughout the particular region. The method of analysis, which warrants thickness variation and elastic beam-wall connections, treats the discrete connecting beams as a continuous layered medium, the shear force per unit of length integrated starting at the top expressing the unknown functions. To implement the foregoing analysis, a computer program has been prepared in the MATHEMATICA computer algebra language system.Using this program, a number of problems from the previous literature, has been solved and the results have been compared with those obtained by SAP2000 structural analysis program and a perfect agreement has been obtained to support the validity of the present method

Comparison of Reduced Relative Storey Drifts According to Current Earthquake Code (DBYBHY2007) and New Draft Earthquake Code (TBDY2016)

Maksimum göreli kat ötelemeleri, yapıların yönetmeliklerce güvenlik açısından sınırlandırıldığı temel parametrelerden biridir. Ülkemizde halen yürürlükte bulunan 2007 Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmeliğe göre, elde edilen göreli kat ötelemelerinin sınırları ve kriterleri, 2016 Türkiye Bina Deprem Yönetmelik taslağı ile değişmektedir. Bu çalışmada, her iki yönetmeliğin "Etkin Göreli Kat Öteleme" hesabı ve sınır şartları detaylı olarak karşılaştırılmıştır. Taslak yönetmelikte izin verilen göreli kat öteleme sınırlarının, dolgu duvar - çerçeve bağlantısının derzsiz olduğu durum için genel olarak illerin büyük çoğunluğunda arttığı, derzli tasarımda ise derzsize göre iki kat yükseldiği anlaşılmaktadırMaximum relative floor displacements are one of the basic parameters that are limited by the regulations in terms of safety for the regulations. According to the Regulation on the Turkish Earthquake Code (TEC) 2007 which are currently in force in our country, the limits and criteria of the relative floor drifts obtained vary according to the TEC 2016 in draft. In this study, the "Effective Relative Floor Shift" account and boundary conditions of both directives are compared in detail. It is understood that the permissible floor folding limits allowed in the draft regulation are increased in the majority of the cases in general, in case of the joint of the filler wall-frame joint, and in the case of the jointed design, two times higher than the join

The effect of the level of a single stiffening beam on the lateral displacement of two-bay coupled shear walls

Bu çalışmada önerilen yöntemin dayandığı temel ilke, Sürekli Bağlantı Yöntemi (SBY) olup, bu tekniğe göre boşluklu perdeler, birleşik perdeler gibi gözönüne alınarak bağlantı kirişi adı verilen kat kirişleri perde yüksekliğince eşdeğer rijitlikte sürekli yaydı kirişlerle gösterilir (1). Bu değişiklik yapının özelliklerinin yüksekliğin fonksiyonları olarak verilmesini sağlar. Sürekli bağlantı yönteminde temel diferansiyel denklemler, her iki açıklıkta bağlantı kirişlerinin orta noktasındaki düşey yerdeğiştirmeler için yazılan uygunluk denklemleridir. Elde edilen ikinci mertebeden lineer diferansiyel denklem takımı için, perdelerin tabanında ve tepesinde sınır şartları ve güçlendirici kirişlerde süreklilik şartları yazılarak çözüm yapılır. Problemin ikinci aşamasında ise her bölge için moment-eğrilik ilişkisi yazılarak perdenin yatay yerdeğiştirme fonksiyonu bulunur. Bu çalışmada, SBY kullanılarak, rijit bir temele oturan, güçlendirici kirişli iki sıra boşluklu perdelerin statik analizi ele alınmış ve örnek olarak da her kat seviyesinde bir adet güçlendirici kirişin ayrı ayrı bulunması durumunda, perde tepesi yanal yerdeğiştirmesi değişimi incelenmiştir. Bu işlemler sırasında, FORTILAN dilinde hazırlanan bilgisayar programı, SAP2000 (6) ve ANSYS (7) yapı analizi programları kullanılarak perde modellenmiş ve seçilen iki sıra boşluklu perde örneği için en uygun güçlendirici kiriş konumları belirlenmiştir.The method proposed in this study is based on the principle of Continuous Connection Method (CCM). According to this technique, coupled shear walls are considered as connected shear walls and the beams at story levels, called connecting beams, are modeled as continuously distributed lamellas of equivalent stiffness (I). This representation renders possible the expressions of structural properties in terms of height variable. The governing differential equations, in the CCM, are the compatibility equations written for the vertical displacements at the midpoints of the two bays. The second order linear differential equation set thus obtained, are solved using the boundary conditions at the bottom and lop of the shear walls and the continuity conditions for the stiffening beams. In the second step of the problem, the horizontal displacement function is found by applying the moment-curvature relation for the shear wall. In this study, CCM has been used to handle the static analysis of a coupled shear wall on a rigid foundation having stiffening beams. As an example, the variation of the top displacement is examined for the shear wall with a stiffening beam at each story height one at a time. During these calculations, using the FORTRAN program prepared, the SAP2000 (6) and ANSYS (7) structural analysis programs, the shear wall has been modeled and the best levels for the stiffening beams are found for a selected example shear wall with two rows of openings

Analysis of multilayered composite plates

Bu çalışmada çok sayıda tabakadan oluşmuş plakların analizi yapılmıştır. Analizi yapılan plağı oluşturan tabakalar izotrop malzemeden yapılmış olup malzeme özelliği tabakadan tabakaya değişebilmektedir. Düzlem elastisite problemi olarak analizi yapılan plaklar için önce plakların malzeme özellikleri belirlenmiştir. İnce plaklar için Kirchhoff kabulleri yapılarak ve temel gerilme-deformasyon ilişkileri kullanılarak ince plaklarda gerilme dağılımları belirlenmiştir. Statik denge şartları kullanılarak ince plakların çözümü için, moment cinsniden bir differansiyel denklem elde edilmiştir. Gerilme-deformasyon ilişkileri kullanılarak bu differansiyel denklem plak düşey deformasyonuna bağlı olarak yeniden yazılmıştır. Differansiyel denklemde yükleme ve deplasman fonksiyonları için Fourier serileri kullanılarak Navier çözümü uygulanmıştır. Analiz sonunda karşılaştırmalı bir örnek verilmiştir.In this study an anlysis of multilayered plates has been carried out. The plates, that have been analysed, are made multilayers which are isotropic, and that layers may be made of different materials. As a generalized plane elasticity problem, material properties of plates have been determined, first. Kirchhoff hypotesis were assumed for thin plates and using basic stress-strain relations, the stress distribution in thin plates were determined. Using static equilibrium equations, a differantial equation of thin plates is obtained as a governinig equation in terms of moments. Using stress-strain relations, this differantial equation is re-written in terms of vertical displacements by using stress-strain relations. Navier solution is applied to this governing equation by using Fourier series for displacement and loading functions. A comparative example is given at the end of the analysis