Çelik döşeme sistemlerinde insan hareketleri etkisi ile oluşan titreşim sorunlarının incelenmesi
Investigation of the steel floor vibrations due to human activity
- Tez No: 389239
- Danışmanlar: PROF. DR. CAVİDAN YORGUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Çelik döşeme sistemlerinde karşılaşılan en büyük sorunlardan bir tanesi insan veya makine etkileri ile oluşan titreşimlerdir. Çelik profillerin taşıyıcı sistem tasarımında kullanılmaya başlanması ile beraber ortaya çıkan bu sorun dinamik kuvvetler etkisinde oluştuğu için hesaplanabilmesi zordur. Bu nedenle çok eski zamanlardan bu yana kirişlerde deplasman sınırı L/360 alınarak döşeme titreşimlerinin önüne geçilmeye çalışılmaktadır. Yakın zamana kadar bu yöntem tüm dünyada kullanılmaktaydı, ancak yapılan çalışmalar ve araştırmalar neticesinde dinamik yüklerin basitleştirilerek insan hareketleri etkisinde döşeme sistemlerinde oluşacak titreşimlerin önüne geçilebilecek yeni yöntemler geliştirilmiştir. Bu çalışmada deplasman sınırı yöntemi ile yeni geliştirilen hesap yöntemlerinden iki tanesi karşılaştırılacaktır. Bu iki yöntemden ilki“AISC Design Guide 11”tasarım kılavuzunda anlatılan hesap yöntemidir. İkinci hesap yöntemi ise“Human Induce Vibration of Steel Structures”tasarım kılavuzuna göre yapılmıştır. Yapılan hesaplar kıyaslanarak, yöntemlerin kullanılabilirliği değerlendirilmiştir. İlk bölümde, dinamik etkiler altında döşeme sistemlerinde oluşan titreşimler konusuna genel bir giriş yapılmakta ve tez çalışması için bu konunun seçilmesinin amacı açıklanmaktadır. İkinci kısımda insan hareketleri etkisinde döşeme sistemlerinde oluşan titreşimleri kontrol altına alabilmek için yapılan çalışmalar tarih sırası ile anlatılmaktadır. Çalışmanın üçüncü bölümünde çelik döşeme sistemlerinde titreşim sorunları incelenirken, bilinmesi gereken temel teknik terimlerin açıklamaları yer almaktadır. Dördüncü bölümde, insan ve makine etkileri ile döşeme sistemlerinde oluşan titreşimler hakkında genel bilgilendirme yapılmaktadır. Ayrıca yürüme hareketi gibi insan hareketleri nedeni ile oluşan dinamik ve tekrarlı kuvvetlerin fourier dönüşümleri yardımı ile sinüzoidal kuvvetlere dönüştürülmesi anlatılmaktadır. Beşinci bölümde, döşeme sistemlerinde ortaya çıkan titreşimlerin, döşemeyi kullanan insanlar üzerinde oluşturduğu olumsuz etkiler ve bu etkilerin hissedilebilmesi için gerekli olan eşik değerler üzerinde durulmaktadır. Altıncı bölümde, döşemelerin doğal titreşim hareketinin hesaplanması ve doğal titreşim hareketi frekansının bağlı olduğu kıstaslar açıklanmaktadır. Yedinci bölümde ise insan hareketleri etkisi ile örnek bir döşeme sisteminde meydana gelecek titreşim sorunlarının önüne geçebilmek için deplasman sınırı yöntemi,“AISC Design Guide 11”tasarım kılavuzu ve“Human Induce Vibration of Steel Structures”tasarın kılavuzu yardımı ile hesaplar yapılarak bu üç yöntem sonucunda elde edilen veriler kıyaslanmıştır. Yapılan kıyaslama sonucunda yöntemlerin kullanılabilirlikleri değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years construction methods and design have been developed for example spans are getting larger and lightweight construction profiles are being used in construction systems. One of the common problem is vibration as a result of these developments Excessive floor vibration has become a greater problem as new rhythmic activities, such as aerobics and long-span floor structures have become more common. Vibration can be caused by humans or machinery effects in steel floor systems. Humans are both source and the sensor and they can be very sensitive to vibration. Controlling annoying vibration with machine equipment is not possible, it must be isolated by structural system. The problems about floor vibration first investigated by Tredgold in 1828, Tredgold wrote 'girders should always be made as deep as they can to avoid the inconvenience without shaking everything in room. Floor vibration criteria have been developing since 1966. Studies hasn't been significant but general guidelines are available. In this thesis AISC Steel Design guide 11, Floor vibration due to Human activities and Human Induced Vibration of Steel Structures, Vibration design of floors guideline were used for evaluating vibration. Generally it is not the participants in a particular activity or event who are most disturbed floor vibration but those who are located in adjacent spaces, as they find it annoying or disruptive to their own activities. Several parameters are taken in consideration when assessing vibrations. · Frequency: Natural frequency is the frequency at which a body or structure will vibrate when displaced and then quickly released. · Mode Shape: When a floor system vibrates freely in a particular mode, it moves up and down with a certain configuration or mode shape. · Damping: Damping refers to the loss of mechanical energy in vibrating system. Damping usually expresses as the percent of critical damping or as the ratio of actual damping to critical damping. · Resonance: If a frequency component of an exciting force is equal to natural frequency of the structure, resonance will occur. Scope of thesis is issued in first chapter. Purpose of study and related design guides are summarized in this chapter. Historical development of vibration problems are defined and required technical terms are explained in Second Chapter. General technical terms are described in third Chapter. Vibration occurs in steel floor structure due to human and machine effects are discussed in fourth chapter. Besides dynamic and continuous forces which is caused by human activities (walking excitations) are converted to sinusoidal forces in this chapter. Negative effects of vibration on occupants which occurs in steel floor systems are described in fifth Chapter. Occupants are sensitive for vibration and peak vibration values are discussed in this section. Calculation of natural vibration due to human activities and criteria for natural vibration are assigned in sixth Chapter. Vibration limits are expressed in terms of acceleration, as a percentage of acceleration due to gravity (g). Vibration limit depends on what people are doing when they experience the vibration. Occupants in office buildings are exposed to different percentage of vibration people doing aerobics. Case study is solved by deflection limit state, AISC Design Guide 11 and Humana Induce Vibration of Steel Structures design guide to prevent from vibration due to Human activities. These design guides are compared with each other in last chapter. It can be clearly seen that design guides are applicable for steel floor systems as a result of evaluation. Office floor system is analyzed by SAP 2000 software and floor system is designed according to AISC 360-10 design guide, Load and Resistance Factor design rules are followed. Assessed beam sections are checked by three design guide methods to prevent from vibration due to human activities. First vibration check method is deflection limit state. Steel floor's deflection shouldn't be exceeded L/360 for limit state. This method has been using for many years. Sections are not adequate when calculations are made by this method therefore sections are enhanced. Hence weight of steel used in floor system is increased by %35 percentages. Second vibration check method is done by AISC Design Guide 11. Steel sections satisfy the design requirements and criteria. However peak acceleration value for the office buildings and steel floor system's acceleration are nearly same. Finally steel floor system is checked by Human Induce Vibration of Steel Structures design guide. Basically AISC Design Guide and Human Induce Vibration of Steel Structure design are similar with each other. Both of guides are using the same calculations. However some of formulas and tables are different. Vibration criteria is provided by beam steel sections as stated in Human induce Vibration of steel Structures. Although AISC Design guide 11 and Human Induce Vibration of Steel Structures design guide are quite different, beam steel sections satisfy the vibration criteria in our case study. So steel sections are adequate. However steel sections are not provided design criteria due to deflection limit state, sections properties needs to be increase. Vibration problems due to human activities are generally occurred by resonance and for light frame construction, sudden deflections due to footsteps. Vibration can be isolated by stiffening the floor structure. Proper placement of an activity or machinery in the building is the most important consideration. To conclude with AISC Design guide 11 or Human Induce vibration of steel structures design guide can be used for vibration control instead of deflection limit state, results are more economical and accurate.
Benzer Tezler
- Deprem bölgelerinde yığma yapı tasarımının yönetmeliğe göre incelenmesi
Examination of masonry structure design on seismic zones in accordance with the relevant regulation
NURGÜL AKGÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE IŞIK
- Betonarme yüksek yapılarda kullanılan kalıp sistemleri
Formwork systems used for reinforced tall buildings
NESLİHAN TÜRKMENOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METE TAPAN
- Konut yaşama hacimlerinde gereksinim ve amaca uygun esnek değiştirilebilir iç mekan elemanlarına yaklaşım ve Ankara'nın gelişme bölgeleri için bir öneri
An Approach interior space elements which are appropriate for the goals and necessities in living spaces of dwellings and a proposal for the developing districts in Ankara
MESUT ÇELİK
- Resilient design of CLT buildings against fire and earthquake
Çok katlı CLT binaların yangın ve depreme karşı direnç esaslı tasarımı
ÖMER ASIM ŞİŞMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER TUĞRUL TURAN
PROF. DR. ARIO CECCOTTI