Yapılarda sürtünmeli elemenlar ile sismik kontrol
Seismic control of structures isolated with frictional bearings
- Tez No: 142805
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH GEDİKLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 53
Özet
YAPILARDA SÜRTÜNMELİ ELEMANLAR İLE SİSMİK KONTROL ÖZET Bir yapının bütünlüğü şiddetli deprem hareketlerinin tehlikeli etkilerinden, yapıya yeterince dayanıklılık kazandırarak ya da yapıyı yerden izole ederek korunabilir. İlk yaklaşıma göre, deprem kuvvetlerinin yapıya doğrudan iletildiği varsayılır ve yapının her elemanı depremle oluşacak olası maximun kuvvetlere karşı çeşitli süneklilik kriterleri göz önüne alınarak yapı tasannu yapılır. İkinci yaklaşıma göre, belli izolasyon elemanları kullanılarak yapıda oluşacak maximum etkilerin azaltılması sağlanır. Bu yaklaşımda, üst yapıya iletilen kuvvetler önemli ölçüde azaltıldığından, izole edilmiş yapıların şiddetli depremlerde bile lineer elastik davrandığı varsayılabilir. İzolasyon sistemleri, elastomerlerin kullanıldığı sistemler ve hareketli mesnetlenmiş sürtünmen' sistemler olmak üzere iki ana grup altında toplanabilirler. Elastomer kullanılan sistemde, izole edilmiş yapının periyodu, rijitliği düşük elemanların kullanılmasıyla büyütülerek yer hareketinin baskın periyodundan uzaklaştmlası sağlanır. Bu sistemde, elastomerler yeterli sönümü oluşturamadıklan için sistemde aşın deformasyonlar oluşur. Bu nedenle elastomer tipli izolatörler sönüm özeliği olan malzemeler ile beraber kullanılır. Sürtünmeli izolatörlerin kullanıldığı sistemlerde ise, üst yapıya iletilen kesme kuvveti sürtünmeli yüzeyler arasındaki maximum sürtünme kuvveti ile sınırlı tutulur. Sürtünmeli izolatörler genellikle yapıyı başlangıç konumuna geri getiren bir kuvvete sahip değildirler. Ancak sürtünmeli sarkaç izolatörleri, sürtünmeli yüzeyleri geometrisi ve yerçekimi ile bu kuvveti sisteme sağlarlar. Geçmişte elastomer tipli izolatörler yaygın olarak kullanılmalanna rağmen son yıllarda sürtünmeli izolatörlerin kullanımı ekonomik nedenlerden dolayı günden güne artmaktadır. vııBu çalışmada, sürtünmeli yüzeylere hareketli mesnetlenmiş çok serbestlik dereceli sistemlerin davranışı araştırılmıştır. Hareketli mesnetlenmiş sistemlerin dinamiği, sürtünme kuvvetleri nedeniyle lineer olmayan bir problemdir. Bu problemin analitik çözümü karmaşık ve bir takım idealize edilmiş hareket koşullan altında yalnızca harmonik dış yük etkisinde serbestlik derecesi iki ve daha küçük sistemler ile sınırlıdır. Problemin çözümü için bu çalışmada aşağıda sıralanan varsayımlar yapılmıştır: (i) sürtünme yüzeyleri arasındaki sürtünme katsayısının -sabit kaldığı; (ii) malzemenin lineer elastik olduğu; (iii) deformasyonlarm yapıda geometrik nonlineer etkiler oluşturmayacak kadar küçük olduğu; (iv) kayma fazında ve rölatif hareketsiz fazda devrilme momentlerinin oluşmadığı varsayılmış ve (v) yer hareketinin yalnızca yatay bileşeni gözönüne alınmıştır. Bu çalışmada, hareketli mesnetlenmiş sistemlerin dinamik probleminin çözümü için basit ve sayısal analize uygun bir prosedür sunulmuştur. Bu prosedürde, her zaman adımında, iterasyona gerek duyulmadan izolatörlerin hareket durumları olası durumlar arasından kesin olarak belirlenir. Burada kayma fazı ve rölatif hareketsiz faz için kullanılan iki farklı hareket denklemi birleştirilerek ayrık durum-zaman uzayında ifade edilen tek bir denkleme dönüştürülmüştür. Yüzeyler arasındaki sürtünme kuvveti cebirsel matris işlemleri ile bulunduktan sonra sistemin davranışı, zaman artımı faz değiştirme anlarını içeren anlarda bile sabit alınarak, fark denkleminden ardışık olarak belirlenmiştir. Hareketli mesnetlenmiş sürtünmeli sistemlerin deprem etkilerinin azaltılmasında etkinliği iki örnek üzerinde gösterilmiştir. vııı
Özet (Çeviri)
SEISMIC CONTROL OF STRUCTURES ISOLATED WITH FRICTIONAL BEARINGS SUMMARY The integrity of a structure can be protected from the attack of severe earthquakes either through the concept of 'resistance or isolation'. In designing a structure by resistance, it is assumed that the earthquake forces can be transmitted directly to the structure, and that each member of the structure is required to resist the maximum possible forces that may be induced by earthquakes, based on various ductility criteria. In the category of earthquake isolation, however one is interested in reducing the peak response of the structure through implementation of certain isolation devices. Since the forces transmitted to the superstructure have been largely reduced, the superstructure can usually be expected to be linearly elastic, even under the excitation of severe earthquakes. Isolation systems are basically typified into rubber bearings and sliding bearings. Rubber bearings with high lateral flexibility are meant to shift vibrational periods of the structure so as to avoid resonance with the excitations; they are usually combined with high damping material to prevent the isolated structures from over-displacing. Sliding bearings are introduced to filter out the imparting earthquake forces through the frictional interfaces. This type of systems rarely possess re-centering capability, except the friction pendulum bearings which, with curved sliding surfaces, can provide the isolated structures with restoring forces by gravity. Although rubber bearings have been extensively used in base isolation systems, sliding bearings have found more and more applications in recent years for economical reasons. In this study, the response of multi-degrees of freedom structures with sliding supports is investigated. Dynamics of sliding structures is highly nonlinear problem IXdue to friction forces. Analytical solutions are complicated and restricted to harmonic motions with no more than two degrees of freedom, under idealized motion conditions. The following assumptions are adopted in this study to simplify the problem, (i) the coefficient of friction between the sliding surfaces remains constant throughout the motion of the structure; (ii) the material of the structure is linearly elastic; (iii) no overturning or tilting will occur as the structure slides on contact surface; (iv) the deformations of structures are so small that no geometric nonlinear effects will be induced; (v) only horizontal ground motions, either harmonic or earthquake motions, will be considered. A logically simple and numerically efficient procedure is proposed to solve the dynamic problem of sliding systems with unsynchronized support motions. In this procedure, at each time step the true motion case for bearings is determined among the possible cases without iteration. The motion equations for the sliding and non- sliding modes of isolated structure are unified into a single equation that is represented as a difference equation in a discrete-time state-space form. The base shear forces between sliding interfaces can be determined through simple matrix algebraic analysis. The response of the sliding structure can be obtained recursively from the discrete-time version of the motion equation with constant integration time step even during the transition between the nonsliding and sliding phases. Effectiveness of sliding systems for earthquake protection has been verified by a tree-span continuous bridge and a four-story shear building subjected to the harmonic motion and 1940 El Centra earthquake.
Benzer Tezler
- Yapılarda değişken frekanslı sürtünmeli elemanlar ile sismik kontrol
Seismic control of structures ısolated with variable frequancy pendulum ısolator
CÜNEYT AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH GEDİKLİ
- 4 katlı bir hastane binasının üstyapısının konvansiyonel yöntemlerle ve sismik izolasyon yöntemiyle Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre analizi
Analysis of the superstructure of a 4 story hospital building by using conventional methods and seismic base isolation method according to Turkish Building Seismic Code 2018
FATİH FURKAN ERGENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR ÖZDEMİR ÇAĞLAYAN
- Betonarme yapılarda,sürtünmeli V veya X çapraz çelik elemanları kullarnarak yapılacak desteklerle sismik analiz modelli
Seismic analysis model of V and X braced frames using friction damper on concrete building
LIDA AFSARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Deprem MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HANDE GÖKDEMİR
- Eksenel doğrultuda kayıcı bulonlu düğüm noktaları içeren çelik yapı sistemlerinin performanslarının incelenmesi
Examination of performance of steel structures having sliding slotted joints in axial direction of elements
BAYKAL DÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ERKAN ÖZER
- Frequency domain optimization of dry friction dampers used for earthquake vibration damping of buildings
Binalarda deprem sırasında oluşan titreşimlerin sönümlenmesi için kullanılan kuru sürtünmeli sönümleyicilerin frekans düzleminde optimizasyonu
ZÜHTÜ EREN ERİŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU