Drift spectra for inelastic shear frames
Lineer olmayan kayma çerçeveleri için yaklaşık kat arası yer değiştirme spektrumu
- Tez No: 416597
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKKI POLAT GÜLKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 242
Özet
Şiddetli yer hareketlerinden dolayı bina çerçevelerinde meydana gelen hasar tahminlerinde, hareket sırasında oluşan, katlar arası yer değiştirmelerin yüksek değerlerinden ötürü kolonlarda meydana gelen yapısal hasarlarla ilişkili olan davranışı düzeltici parametrelerin doğru bir şekilde tanımlanması gereklidir. Ayrıca, yer hareketleri esnasında yapı sistemlerindeki yüksek oranlarda katlar arası yer değiştirme sonucunda meydana gelen yapısal hasarlar dikkate alındığında, katlar arası yer değiştirme taleplerinin daha gerçekçi tahmini, çerçeve yapıların sismik değerlendirilmesinde önemli rol oynamaktadır. Katlar arası yer değiştirme spektrumunu hesaplamak için kullanılan mevcut yaklaşımlar elastik aralıklarda geçerli olmaktadır, dolayısıyla yapısal sistemlerin akma ötesi davranışlarının yol açtığı, tahmin ötesi yer değiştirme taleplerini kapsamamaktadır. Bu tezde, elastik ötesi limitlerdeki davranışa tepki veren kayma-tipi çerçevelerde tanımlanmış azami katlar arası yer değiştirme talep spektrumlarının tahmin edilmesi için basit bir yöntem açıklanmış ve akma ötesi histeresis azalma davranışları sonucu ile değişen sismik talepler tanımlanmıştır. Daha sonra, elastik spektrum ile elastik sınır ötesi spektrum arasındaki azalma parametrelerine bağlı olan katsayı değerleri çıkarılmıştır. Böylece, hysteresis azalma özelliklerinin spectrum ordinatlar uzerindeki etkileri parametrik olarak incelenebilmektedir. Bu katsayılar doğrusal sistemlerdeki yer değiştirme taleplerine göre tanımlanmıştır. Kapalı form katlar arası yer değiştirme spektrumu, elastik aralıklarda önerilen spektrum ordinatlarını doğrulamak üzere referans spektrum olarak ele alınmıştır. Kapalı form katlar arası yer değiştirme spektrumu, dalga yayılma teorisi ve sürekli kesme kiriş modeli kullanılarak türetilmiştir. Katlar arası yer değiştirme spektrumunun önerilen yöntemle türetilmesi için, basit kayma-çerçeve serileri kesme kiriş modeline uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır ve kolon rijitliğini ve kat kütle özelliklerini sistematik olarak değiştirerek, geniş bir titreşim süresi aralığında (0.3 – 2.4 s) elde edilmiştir. Bu çerçeveler, ele alınan yer hareketlerine maruz kaldıklarında, dinamik tepkileri, elastik ve/veya elastik olmayan bölgelerde“zaman tanım alanında davranış analiz yöntemi”kullanılarak hesaplanmıştır. Yuvarlatılmış histeresis modeli, yapısal elemanların doğrusal olmayan davranış etkilerini doğrusal olmayan zaman tanım alanı hesaplamalarına dahil edilmesi için kullanılmıştır. Bu da modeli kontrol eden parametrelerin anlamlı büyüklük varyasyonları ile gerçekleşmiştir. Böylece farklı türdeki histeretik azalma özellikleri (yani rijitlik azalması; mukavemet azalması ve histeresis daralma) tüm kat kolonlarının iki ucundaki dönme yayları kullanılarak modellenmiştir. Bu model klasik diferansiyel tabanlı Bouc-Wen formülasyonundan yola çıkılarak geliştirilmiştir. Analiz edilen binaya özgü yapı bileşenlerinin çevrimsel kuvvet-deformasyon özelliklerinin deney sonuçlarına ulaşılması, yukarıda bahsi geçen azaltıcı parametrelerin en iyi şekilde açıklanmasını sağlamaktadır. Parametrik model tanımlama çalışmaları, modelin kontrol parametreleri ve tepkisel histeresis döngüleri arasındaki ilişkiyi netleştirmek ve modelin kontrol parametrelerine geniş kapsamlı bir dizi sağlamak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Tüm parametreler fiziksel olarak anlamlı olmakta ve istenen histeresis döngü modelini formüle etmek için kullanılabilmektedir. Döngüsel yükleme testlerinden çıkartılan tahmini parametre değerlerinin şiddetli çevrimsel yüklere maruz betonarme kolonların gerçekçi histeresis azalma özelliklerini yansıttığı varsayılmaktadır. Katlar arası yer değiştirme talepleri dalga yayılımı çözümü aracılığıyla elde edilmiştir. Değerlendirmelerde 105,000'in üzerinde zaman tanım alanlı davranış hesaplaması, elastik olan ve olmayan tüm alanlarda, hata istatistiklerini hesaplamak için kullanılmıştır. Çok sayıda tekrarlanan ve çok fazla zaman alan bu hesaplamalar elle yapılamayacağı için, işlemi otomatik olarak uygulayan bir program hazırlanmıştır. Elastik ve elastik olmayan spektrum koordinatları arasındaki farklardan elde edilen tam değişim oranlarına uygulanan en küçük kareler regresyon analizi sonucunda verileri temsil eden en ideal eğriler üretilmeye çalışılmıştır. Modifikasyon katsayıları, titreşim periyodu ve sisteme bağımlı bazı diğer değişkenler dikkate alınarak önerilmiştir. Çalışmadaki kayıt verilerinin oluşturulmasında, yapılar için aşırı sismik taleplere yol açan, yakın saha deprem kayıtları kullanılmıştır. Seçilen yer hareketi sayısı, istatistiki sonuçların güvenilirliğini arttırmaktadır. Bu yöntem, zayıf veya sünek olmayan özeliklere sahip varolan binaların hızlı onarım değerlendirmesinde yararlı olabilmektedir.
Özet (Çeviri)
In assessing the damage originating from strong ground motions in building frames, it is necessary to identify properly the post-yield hysteresis degrading behavior of structural components that are well correlated with structural response and in turn, with damage. Likewise, structural damage during the ground motion is due to excessive interstory drift ratio; hence more realistic estimation of interstory drift demands has a significant role in the seismic evaluation of frame buildings. Existing approaches used to calculate the drift spectrum are valid in elastic ranges and cannot count for overestimated drift demands due to the post-yielding behavior of structural systems. A simple procedure to estimate the spectra of maximum interstory drift demands in shear-type frames that respond in post-elastic limits is described in this thesis, and the effect of hysteresis deterioration properties on seismic demands is clarified. Afterwards, the modification factors are proposed to incorporate the hysteresis degradation effects parametrically. These factors are defined with respect to the corresponding elastic drift demands. The closed-form drift spectrum is adopted as reference spectrum to validate the proposed spectrum ordinates in elastic ranges. The closed-form drift spectrum is derived based on the continuous shear-beam model and wave propagation theory. To derive the drift spectrum though the proposed method, series of simple shear frames are designed to be consistent with the continuous shear-beam models thereafter by systematic variation of their column stiffness and story mass properties, a reasonable period range (0.3-2.4 s) is obtained. When these frames are subjected to the ground motions considered, their dynamic responses are computed by time history response analysis method, and this is performed in both elastic and inelastic ranges. A smooth hysteretic model is adopted to incorporate the nonlinearity of structural members into the nonlinear time history calculations by meaningful magnitude variations of the control parameters. In this way the different types of hysteresis degrading properties (i.e. stiffness decay, strength deterioration and hystereis pinching) are modeled by considering the rotational springs at both ends of each column for all stories. This model is extended based on the classical differential Bouc-Wen model. Access to experimental results of the cyclic force-deformation characteristics of components typical to the structure being analyzed provides the best means of specifying the above degrading parameters. The parametric identification study is carried out to clarify the relationship between control parameters and the response hysteresis loops as well as provide a comprehensive range of the basic parameters. This is used to formulate a model for the desired hysteresis loop where all its parameters are physically meaningful. It is assumed that these quantities are collected from the cyclic loading tests, which reflects the realistic hysteresis decay characteristics of RC columns when exposed to severe cyclic loadings. The drift demands gained through the wave propagation solution, and the results of 105,000 response history analyses in both elastic and inelastic ranges are used for calculating the error statistics. Such massive numbers of repeated processes are very exhausting to conduct manually, and this is the underlying factor in the development of a code to perform these time-consuming processes automatically. The least squared regression analysis is conducted on the intact differences between both elastic and inelastic spectrum ordinates to get the smooth variation functions. The modification coefficients are proposed as the function of vibration period and some other system dependent variables. In the dataset of records, a substantial number of near-fault ground motions are involved, which make large seismic demands to the structures. Such a number of selected records are an indication of the reliability of statistical results. This method could apply to the rapid seismic evaluation of the existing poor-detailed, non-ductile buildings.
Benzer Tezler
- Mevcut betonarme binaların burkulması önlenmiş çaprazlar (BÖÇ) ile davranış kontrollü güçlendirilmesi
Response control retrofit of existing RC buildings using buckling restrained braces (BRB)
AHMET BAL
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- İki parametreli zemine oturan betonarme yapıların doğrusal olmayan hesabı ve görsel tabanlı bir bilgisayar yazılımı
Nonlinear analysis of reinforced concrete structures on two-parameter soil model and visual computer software
ONUR AVCIOĞLU
Doktora
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN ORAKDÖĞEN
- Mevcut yapılarda kullanılan güçlendirme yöntemlerinin hasar olasılığına etkisi
Evaluating the most commonly retrofiting techniques by fragility curves
UĞUR SÜMENGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MURAT SERDAR KIRÇIL
- Effects of viscoelastic dampers on two dimensional frames
Viskoelastik sönümleyicilerin iki boyutlu çerçeveler üzerindeki etkileri
MUSTAFA ÜMİT ÖZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BODUROĞLU
- Betonarme binalarda deprem hasarının olasılık hesapları ile tahmini
Probabilistic earthquake damage estimatition of RC buildings
MURAT SERDAR KIRÇIL
Doktora
Türkçe
2005
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ZEKERİYA POLAT