Zeminlerde sismik dalga sönümünün kesirsel türev yaklaşımı ile modellenmesi
Modeling of seismic wave attenuation in soil by using fractional derivative approximation
- Tez No: 149810
- Danışmanlar: PROF.DR. AHMET TUĞRUL BAŞOKUR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeofizik Mühendisliği, Geophysics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Seismic response, Damping, Fractional derivative, Modeling, Finite element method
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 168
Özet
ÖZET Doktora Tezi ZEMİNLERDE SİSMİK DALGA SÖNÜMÜNÜN KESİRSEL TÜREV YAKLAŞIMI İLE MODELLENMESİ Ünal DİKMEN Ankara Üniversitesi - Fen Bilimleri Enstitüsü Jeofizik Mühendisliği Anabilin) Dalı Danışman: Prof. Dr. Ahmet T. BAŞOKUR Yer dinamik davranışın belirlenmesi karmaşık bir problemdir. Bu işlem matematiksel olarak, sürekli bir ortamda sismik dalganın yayılmasının hesaplanmasıdır. Zemin dinamik yanıtın belirlenmesindeki temel problemlerin başında, sismik dalga enerjisinin soğurulma mekanizmasındaki belirsizlik gelir. Bu işlem“sönüm”olarak isimlendirilir. Genel olarak, zaman ortamında çözümleme yapan programlar, sönüm işlemi için deneysel sonuçlan veya frekansa bağlı sönüm ifadelerini (Rayleigh 1945, Idriss vd 1973, Hudson vd 1994) kullanır. Frekansa bağlı sönüm, özellikle büyük zaman aralığı gerektiren işlemlerde yetersiz kalır. Aynca sönüm işlemi zemin yapılarında frekansa bağlı değildir (Hudson vd 1994, Chorpa 1995). Hardin vd (1972) frekansın sönüm üzerindeki etkisini farklı zemin örnekleri üzerinde laboratuar deneyleriyle göstermiştir. Bununla birlikte, sönüm üzerinde deformasyon geçmişinin etkin rol oynadığım belirtmiştir. Bu tez çalışmasında sismik dalganın zeminlerdeki sönümlenmesini hesaplayabilmek için, zeminde oluşan deformasyonun geçmişine bağlı yeni bir sönüm yaklaşımı önerilmiştir. Bu sönüm yaklaşımına“gerçel mertebe türev”yaklaşımı denir. Hareket denkleminin iki boyutta modellertmesinde, sönüm için gerçel mertebe türev yaklaşımını kullanan bir bilgisayar programı (DYN2D) MATLAB programlama dili kullanılarak yazılmıştır. Farklı fiziksel ve geometrik özelliklerdeki zemin türleri iki boyutta modellenmiş ve elde edilen sonuçlar, Rayleigh sönüm yaklaşımını kullanan Quad4m (Hudson vd 1994) programı sonuçlan ile karşılaştırmıştır. Sönüm işleminde gerçel mertebe türev yaklaşımı, klasik sönüm yaklaşımlarına oranla üstünlük sağlamaktadır. Klasik sönüm yaklaşımlarında sabit bir sönüm oram (Schnabel vd 1972) kullanılmakta veya sönüm bir frekans yada belirli frekans aralığı ile ilişkilendirilmektedir (Idriss vd 1973, Hudson vd 1994, Bardet vd 2000). Buna karşın gerçel mertebe türev yaklaşımı, frekanstan bağımsız ve sismik enerjinin sönümlenmesinde en önemli etken olan deformasyonun geçmişine bağlıdır. Geliştirilen bilgisayar programı (DYN2D) ile model başlangıç parametre grubu, laboratuar deneylerine gerek duyulmadan, jeofizik çalışmalardan elde edilecek bilgilerle sağlanabilmektedir. Bu durum, hem ekonomikdir, hemde zaman açısından üstünlük 2004, 158 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Sismik yanıt, Sönüm, Gerçel mertebe türev, Modelleme, Sonlu elemanlar yöntemi
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Ph.D. Thesis MODELING OF SEISMIC WAVE ATTENUATION IN SOILS BY USING FRACTIONAL DERIVATIVE APPROACH Ünal DİKMEN Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Geophysical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Ahmet T. BAŞOKUR The site response determination is a complex problem. Mathematically, it corresponds to solve the wave propagation in the subsurface. The major difficulty in site response analysis of a soil structure is the uncertainty in seismic energy dissipation (attenuation) mechanism named as“damping”. Computer programs that perform operations in time domain use experimental results or frequency dependent relations (Rayleigh 194S, Idriss et al. 1973, Hudson et al. 1994) for damping. The frequency dependent relations are insufficient especially for the problems requiring large time duration. Moreover, the soil damping is not frequency dependent (Hudson et al. 1994, Chopra 1995). Hardin et al. (1972) pointed out the effect of frequency on damping using different type of soil specimen's by laboratory experiments. They also showed that the strain history plays active role on damping. In this thesis, a new approach that performs seismic energy dissipation depending upon strain history in a soil deposit is proposed for damping process. This new damping approach is called as“fractional damping”. In order to implement two-dimensional modeling of equation of motion, a computer program (DYN2D) that uses fractional damping approach is written by using MATLAB programming language. Two dimensional soil models which have different type of physical and geometrical properties are modeled by using fractional damping scheme and results are compared with Quad4m (Hudson et al. 1994) software which uses Rayleigh damping (Rayleigh 1 945) procedure. Fractional damping approach has fundamental superiority than classical damping schemes. Classical damping schemes use a constant damping ratio (Schnabel et al. 1972) or relate damping with frequency or certain frequency interval (Idriss et al. 1973, Hudson et al. 1994, Bardet et al. 2000). In spite of classical damping schemes, fractional damping approach is not frequency depended and use deformation history, which plays the most important role in seismic attenuation. With the developed program (DYN2D), initial parameter groups for a given model are only provided by geophysical data without laboratory experiments. This condition has economical and time saving advantages. 2004, 158 pages
Benzer Tezler
- Kentsel dönüşümdeki inşaat ve yıkıntı atıklarının killi zeminlerde iyileştirmeye etkilerinin araştırılması
Investigation on the effects of improvements in clay soils of construction and demolition waste in urban transformation
ZEYNEP KALEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. İSA VURAL
- İnce daneli zeminlerin dinamik özellikleri
Dynamic behavior of fine grained soils
MUSTAFA ÖZSAĞIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTAN BOL
- Yüzeye yakın yumuşak zeminlerde yapılan betonarme binaların deprem davranışına bodrum kat etkisinin incelenmesi
The investigation of basement floor effect to the seismic behaviour of reinforced concrete structures built upon sections containing alluvial originated soft soils
AHMET HAMDİ SERDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Deprem MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NACİ ÇAĞLAR
- Şevlere gömülü ankraj plakalarının davranışının incelenmesi
Investigation of uplift behavior of anchor plates in slopes
MAHMUT EBRAHİMİ SADR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LAMAN
- Kayseri civarındaki turba zeminlerin jeomekanik karakteristiklerinin ve dinamik davranışlarının arazi, laboratuvar ve sayısal modelleme teknikleriyle araştırılması
Investigation of the geomechanical characteristics and the dynamic behaviors of peaty soils in the vicinity of Kayseri̇ using field, laboratory and numerical modelling techniques
NAZLI TUNAR ÖZCAN
Doktora
Türkçe
2015
Jeoloji MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REŞAT ULUSAY
DOÇ. DR. NİHAT SİNAN IŞIK