Optimum design of rigid and semi-rigid steel sway frames including soil-structure interaction
Rijit ve yarı-rijit çelik çerçevelerin zemin-yapı etkileşimini de içeren optimum boyutlandırılması
- Tez No: 268793
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET POLAT SAKA, PROF. DR. TURGUT TOKDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 262
Özet
Bu çalışmada, iki boyutlu çelik çerçevelerin kiriş-kolon bağlantısının esnekliğini ve zemin-yapı etkileşimini gözönüne alarak ağırlık optimizasyonu yapılmıştır. Çelik çerçevelerin analiz ve tasarımında kiriş-kolon bağlantılarının ya tam rijit ya da tam mafsallı olduğu kabul edilmektedir. Fakat, kiriş-kolon bağlantılarının gerçek davranışı bu iki durumun arasındadır. Pratikte kullanılan basit bağlantılar bile yukarıda belirtilen iki durumun arasında kalan bir rijitliğe sahiptirler. Öte yandan esnek bağlantıya moment uygulandığında, kiriş-kolon dönme açısı ile uygulanan moment arasında lineer olmayan bir bağlantının varlığı bulunmuştur. Bu tür kısmi tutulmuş bağlantılar tüm yapının yanal deplasmanını (P-? etkisi) ve kiriş ve kolonlardaki moment dağılımını etkilemektedir. Doğrudan lineer ve elastik olmayan analiz yöntemi kullanmak, bu etkilerin çerçeve tasarımındaki etkisini hesaba katmak için var olan yöntemlerden birisidir. Bu tür bir analiz yapmak için kiriş-kolon bağlantısı yarı-rijit olarak kabul edilmeli ve ona göre modellenmelidir. Bu çalışmada kiriş-kolon bağlantıları ?kolon berkitmeleri olmayan uç levhalı? ve ?üst, alt ve gövdelerinde korniyer? kullanılan türde bağlantılar olarak modellenmiştir. Analizde zemin-yapı etkileşimi de göz önüne alınmıştır. Çerçevelerin bir grup eksenel elemanlarla temsil edilen lineer olmayan bir zemine oturduğu varsayılmıştır. Optimum boyutlandırma algoritmasının geliştirilmesinde parçacık kümesi optimizasyonu metodu kullanılmıştır. Parçacık kümesi yöntemi kuşların, balıkların ve böceklerin sosyal davranışını simule eden bir sayısal optimizasyon tekniğidir. Doğada balıklar, kuşlar ve böcekler sadece üreme için değil, yemek bulma ve düşmanlarından kaçma gibi diğer sebeplerden dolayı da sürü halinde olurlar. Kuşların yemek aramasına benzer olarak, optimum boyutlandırma işlemi de, optimum çözümü arar. Parçacık küme optimizasyonunda kümedeki her parçacık optimum boyutlandırma probleminin aday çözümünü temsil eder. Sunulan boyutlandırma algoritması, LRFD-AISC (Yük ve Direnç Faktörü Tasarımı-Amerikan Çelik Konstrüksiyon Enstitüsü) de verilen w-profillerinin tümünün bulunduğu listeden çelik çerçevenin elemanları için w-profili seçer. Ayrıca dayanım ve deplasman sınırlarını kapsayan aynı şartnamede belirlenmiş kısıtlar, optimum boyutlandırma probleminin sınırlayıcıları olarak uygulanmıştır. Geliştirilen optimum boyutlandırma algoritması ile rijit ve yarı-rijit çelik çerçevelerin tasarımı yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, weight optimization of two dimensional steel frames is carried out in which the flexibility of beam-to-column connections and the soil-structure interaction are considered. In the analysis and design of steel frames, beam-to-column connections are assumed to be either fully rigid or perfectly pinned. However, the real behavior of beam-to-column connections is actually between these extremes. Namely, even the simple connections used in practice possess some stiffness falling between these two cases mentioned above. Moreover, it is found that there exists a nonlinear relationship between the moment and beam-to-column rotation when a moment is applied to a flexible connection. These partially restrained connections influence the drift (P-? effect) of whole structure as well as the moment distribution in beams and columns. Use of a direct nonlinear inelastic analysis is one way to account for all these effects in frame design. To be able to implement such analysis, beam-to-column connections should be assumed and modeled as semi-rigid connections. In the present study, beam-to-column connections are modeled as ?end plate without column stiffeners? and ?top and seat angle with web angles?. Soil-structure interaction is also included in the analysis. Frames are assumed to be resting on nonlinear soil, which is represented by a set of axial elements. Particle swarm optimization method is used to develop the optimum design algorithm. The Particle Swarm method is a numerical optimization technique that simulates the social behavior of birds, fishes and bugs. In nature fish school, birds flock and bugs swarm not only for reproduction but for other reasons such as finding food and escaping predators. Similar to birds seek to find food, the optimum design process seeks to find the optimum solution. In the particle swarm optimization each particle in the swarm represents a candidate solution of the optimum design problem. The design algorithm presented selects sections for the members of steel frame from the complete list of sections given in LRFD- AISC (Load and Resistance Factor Design, American Institute of Steel Construction). Besides, the design constraints are implemented from the specifications of the same code which covers serviceability and strength limitations. The optimum design algorithm developed is used to design number of rigid and semi-rigid steel frames.
Benzer Tezler
- Farklı tiplerde kolon-kiriş bağlantı noktalarına sahip rijit ve yarı-rijit çelik çerçevelerin stokastik arama yöntemleri kullanılarak optimum boyutlandırılması
Optimum design of steel frames with rigid and different semi rigid connection types using stochastic search techniques
SONER ŞEKER
Doktora
Türkçe
2013
İnşaat MühendisliğiCelal Bayar Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELALETTİN KOZANOĞLU
YRD. DOÇ. DR. ERKAN DOĞAN
- Seismic performance evaluation and analysis of steel structures with semi-rigid connections
Yarı-rijit bağlantılı çelik çerçevelerin analizleri ve sismik performanslarının değerlendirilmesi
SELİM ÖN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CAN BALKAYA
- Yarı-rijit birleşimli çelik çerçeve sistemlerin genetik algoritma yöntemiyle optimum tasarımı
Optimum design of semi-rigid steel frames using genetic algorithm
SADIK ÖZGÜR DEĞERTEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
İnşaat MühendisliğiDicle Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. SEDAT HAYALİOĞLU
- Helikopter ana rotor göbeğinin maksimum uçuş yükleri altında sonlu elemanlar analizi
Finite element analysis of a main rotor hub under maximum flying loads for a helicopter
MUHAMMED TALHA ERTUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Havacılık MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BİRGÜL AŞÇIOĞLU TEMİZTAŞ
DOÇ. DR. CİHAN DEMİR
- Demiryolu köprülerinin servis güvenilirlik indislerinin tanımlanması için bir yöntem
A procedure to determine service reliability indices of railway bridges
VAROL AKAR
Doktora
Türkçe
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ERDOĞAN UZGİDER