Slab system and anchorage zone of beams in prestressed concrete structures
Öngerilmeli yapılarda döşeme sistemleri ve kirişlerin ankraj bölgeleri
- Tez No: 441699
- Danışmanlar: PROF. DR. TURGUT ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Dünyada, yılda yaklaşık 17.000 kişi deprem felaketi nedeniyle hayatını kaydetmektedir. Bu sayıyı azaltmak yapıların, yer hareketlerine karşı dayanmaları için, deprem koduyla yapılmalarını gerektirir. Bu deprem kodlarının amacı zayıf binaların çökmesi nedeniyle oluşan yaşam kayıplarını en aza indirmektir. Dünyadaki her ülkenin, yapıları bu konuyla ilgili olarak analiz ve kontrol etmek üzere, bir deprem kodu vardır fakat bunların hepsi de yalnızca yapıların büyük deprem yüküne, yaşama kasteden bir hasar ve özellikle yapı çökmesi ya da büyük enkaz olmadan, direnç gösterebilmesi doğrultusundadır. Deprem yönetmeliği yayınlatan ilk deprem kodu Lizbon-Portekiz'de yasallaşmıştır. Yapısal dinamikler, dinamik denge içindeki bir gövde ya da yapının araştırılması olarak düşünülebilir. Bu denge halinin matematiksel ifadesi hareket denklemidir. Statik denge denklemi yapının iç kuvvetleriyle dışarıdan uygulanan kuvvetler arasında dengeyi ifade ederken, hareket denklemi iç ve dış kuvvet terimlerinin eşitlik noktasını (ki bunlar statik denge denklemindekilerin aynısıdır) ve kütle eylemsizliğini ve sönümlenme etkisini ifade eder. Eylemsizlik terimi yer değiştirmenin zamana göre ikinci türevini, sönümlenme terimi ise birinci türevini kapsarken, hareket denklemi, sabit katsayılarla, ikinci dereceden diferansiyel bir denklemdir. Sismik olarak Iran, dünyada deprem karşısında en tehlikeli olan ülkelerden biridir. Türkiye'nin çoğu, devasa Avrasya, Arabistan ve Afrika plakaları arasında ezilen bir alt-plaka, Anadolu tektonik plakası üzerinde oturmaktadır. Arap plakası Iranin'yi kuzeye doğru iterken, Anadolu plakası saat yönünün tersi yönde hareket eder fakat Avrasya plakasına bağlı olarak, kuzeye hareket etmesi engellenir. Bu durum sismik sürtünmeye ve dağ oluşumuna neden olur ve Iranin'nin en kalabalık büyük şehri ve birçok aktif faya komşu olan İstanbul'da depremler oluşturur. Kolombiya Üniversite'sindeki The Centre for International Earth Science Information Network (CIESN) (Uluslararası Yer Bilimi Bilgi Ağı Merkezi) İstanbul'u bir“çok yüksek”sismik hasar yerleşimi olarak kategorize eder. Ek olarak CIESN, İstanbul'u depremden doğacak ekonomik kayıp ve ölüm oranlarının en yüksek seviyesine koyar. Yapıyı analiz etmek için iki yöntem vardır. Birincisi, lineer statik analiz ve lineer dinamik analiz olarak bölünmüş olan, lineer analizdir. Lineer analizde, yapısal tepkinin lineer olduğu ve katılık matrisinin zaman boyunca değişmediği kabul edilir. Diğer yanda, çelik, zorlamadaki değişimlere rağmen gerilimin hemen hemen sabit kaldığı esneklik sınırına ulaştıktan sonra, belirli bir gerilime kadar (“orantılı limit”olarak adlandırılır) lineer olarak esnektir. Bu esneklik sınırının ötesinde, gerilim, akma sınırındaki dayanıklılığa oldukça yakın gerilimdeki bozulmaya kadar azalırken, zorlamayla (pekleşme) beraber tekrar maksimuma (nihai dayanıklılık, fult) yükselir. Çelik için bu çalışmada kullanılan elastik-kusursuz-plastik (EPP: elastik-perfectly-plastic) modeli gerilimin zorlamayla birlikte bozulma noktasına kadar lineer olarak değişeceğini ve bunun ötesinde sabit kalacağını kabul eder. Beton ve çeliğin ikisi de lineer olmayan materyaller olduklarından, RC'nin maddesel doğrusal olmayışı her ikisinin de karmaşık bir kombinasyonudur. Bunlar yaklaşık olarak RC tasarımı için Nihai Dayanıklılık Tasarımı (USD: Ultimate Strength Design) yöntemi içinde düşünülürler. Bu çalışmada, bunlar, seksiyonun parçalanmamış olduğu bir aşamayla (artan eğrilikle beraber seksiyonun bükülme momentinin azaldığı bir aşama) başlayıp bozulmaya doğru giden, rastgele bir RC seksiyonu için moment-eğrisi ilişkisini geliştirmek için kullanılmışlardır. Son on yıllardaki artışla, yüksek binaların ve gökdelenlerin inşası sismik tasarım süreçlerinde sismik direnç ve emniyet konuları bağlamında anlamlı gelişmeler ortaya koymuştur. Sismik analiz yapısal analizin bir alt seti ve depremlere maruz kalmış bir bina yapısının tepkisinin hesaplanmasıdır. Depremlerin hüküm sürdüğü bölgelerde, yapısal tasarım sürecinin bir parçasıdır. Depremin bir artçı dalgası vardır ve bu yüzden, binalar her yönden emniyete alınmalı ve sismik yüklere karşı ayrı ayrı analiz edilmelidir. İkinci yöntem ise deprem hızlanmasının ya da zorlamasının tüm deprem zamanlarında aynı olduğunun kabul edildiği lineer olmayan statik analize bölünmüş olan lineer olmayan analizdir. Bir yapının maddesel ve geometrik doğrusalsızlık ile incelenmesi lineer olmayan statik analizle yapılabilir. Bu yöntemde, depremin neden olduğu ve yapılara, belirli bir noktanın (hedef noktası) yer değiştirmesinin yanal zorlama altında belli bir miktara ulaşmasına ya da yapının yıkılmasına kadar, statik ve dereceli şekilde artarak uygulanan yanal yük, yanal kuvvet altında ya da yapının yıkılmasıyla belli bir miktara ulaşır. Bu yöntem sismik yük altındaki yapısal davranışın iyi bir tahminini sağlar ve çantada keklik yöntemi olarak bilinir. Lineer olmayan analiz en kesin fakat aynı zamanda karmaşık bir yöntemdir çünkü girdi olarak çok fazla bilgiye ihtiyaç duyar ve analiz saatler alır. Bu yüzden, bu yöntem çok önemli yapılar için kullanılır. Lineer olmayan dinamik analiz için yer hareketi kayıtları ihtiyaçtır çünkü biz deprem hızlanmasını tahmin ediyoruz ve bu yapıları gelecekteki yer hareketi kayıtlarına karşı kontrol etmek istiyoruz. Bunun için yapay yer hareketi kayıtları kullanılmaktadır. Bu kayıtlar gerçek deprem kayıtlarından daha zorludur. Lineer olmayan dinamik analiz yer hareketleri kayıtlarının kombinasyonunu ile ayrıntılı bir yapısal modelden yararlanır ve böylece, görece olarak düşük belirsizlikteki sonuçlar üretebilir. Lineer olmayan dinamik analizde, yer hareketi kaydına tabi tutulan ayrıntılı yapısal model, modeldeki her bir özgürlük derecesi için bileşen deformasyonlarının tahminlerini üretir ve model tepkiler karelerin-kare-kök-toplamı gibi planlar kullanılarak birleştirilir. Bir yapının lineer olmayan tepkisi deprem yer hareketi, rüzgâr basıncı, dalga hareketi, patlama, makine titreşimi ve trafikteki hareketler gibi farklı yükleme şartlarından kaynaklanıyor olabilir. Fakat bunların içinde deprem hareketi, yapıların tepkisi üzerinde en çok etkisi olandır ve bu nedenle, deprem sorunlarıyla bağlantılı olarak, lineer olmayan davranış üzerine daha fazla araştırma yapılmıştır. Yapıların lineer olmayan dinamik analizi eylemsiz kuvvetler, sönümlenme, zorlama oranı etkisi ve osilasyon (salınım) gibi bazı noktalarda lineer olmayan statik analizden farklıdır. Bu tezde, ETABS ve SAP2000 programından faydalanan konu olmuş ve kuvvetlendirilmiş ve sonra ongerilme olmuş bir beton yapının (DARAKEH) lineer olmayan dinamik tepkisini değerlendirmek için bir çaba gösterilmiştir. Çalışmada, binanın yapısal performansı da araştırılmıştır. İkinci bölümde, öngerilme olan ve ön çekme avantajları bahs olmuş ve ikisi de dinamik ve statik analizler için sınıflandırılmış olan lineer analizden lineer olmayan analize kadar farklı analiz yöntemleri tartışılmıştır. Her bir yöntemin, ikinci bölümde açıklanan, avantajları da dezavantajları da vardır. Üçüncü bölümde, kirişlerin ankraj bolgelerenin tasarımı bahs olmuş ve önrekde eklemiş. lineer olmayan dinamik analiz metodolojisi tanımlanmıştır. Hareketin dinamik denkleminden başlayarak, bir binanın sismik yükler altında nasıl yer değiştirdiği gösterilmiş ve yapısal davranış modelleri tarif edilmiştir. Daha ötesi, üçüncü bölümde, RC unsurları için farklı histeretik davranış modelleri gösterilmiştir. Dorduncu bölümde, aynı şeyler doşeme için bahs olmuş. Son bölümde, dokuz katlı bir binanın yapısal analizleri sonuçlarla birlikte gösterilmiştir. Lineer olmayan dinamik analiz boyunca tasarım spektrumu ile uyumlu 7 adet simüle edilmiş deprem hareketi kullanılmıştır. Yapısal tepkiler hesaplanmış ve yapısal sistemin performansı değerlendirilmiştir. Darakeh binası Tahran dadir ve lineer olmayan dinamik analize tabi tutulmuştur. Bu yapıyı analiz etmek için yedi farklı yer hareketi kaydı kullanılmış ve sonra 2007 Iran kodu ile, elemanlar hasar zonu tanımlanmış ve kesme kuvveti ve binanın yer değiştirmesi 1975 deprem koduyla kontrol edilmiştir çünkü bina 2015 yılında inşa edilmiştir ve bu kodla analiz edilmesi gerekmektedir. Sonuç olarak, bazı unsurlar (kolon ve kirişler) yıkılma hasar zonunda olduğundan bu binanın kullanılmadan önce güçlendirilmesi gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
Annually more than 17000 individuals are losing their life due to earthquake disaster in the world. For decreasing this number, structures must be performed by earthquake code to be designed for withstanding against ground motion. Aim of this earthquake codes are to minimize loss of life due to the collapsing the yielding building. Every country in the world has an earthquake code which analyzed and check structures with that but all of them are intend that structures resist large earthquake loading without life-threatening damage and specially without structure collapse or creation of large, heavy failing debris hazard. First earthquake code that had published building regulation enacted in Lisbon, Portugal. Iran is one of the most hazard locations accordance to earthquake in the word. Most of Iran settles on the active faults same as Siah tectonic plate. Since 80 years, 12 important earthquake was happened in Iran that took lots of human life. Iran is a historically place and most of structures are old so this structures must be analyzed and check that this building can be tolerance ground motion force. For analyzing the structure there are two methods. First is linear analysis that is divided to linear static analysis and linear dynamic analysis. In linear analysis, structural response is assumed that is linear and stiffness matrix does not change over the time. But with improving technology, it is cleared that structural behavior is not linear and go to nonlinearity against ground motion forces. Second method is nonlinear analysis that divided to nonlinear static analysis which a pattern of force is applied to a structural model that includes nonlinear properties. Total force against target displacement variation to define capacity curve-combined with a demand curve (typically in form ADRS) which cause the problem to single degree of freedom and nonlinear dynamic analysis that is a mathematical model directly incorporating the nonlinear load-deformation characteristics of individual represented by ground motion time histories. Nonlinear dynamic analysis is the most precise method but it is a complex method too because it needs a lots of information as input and take lots hours for analyzing so this method is used just for very important structures. For nonlinear dynamic analysis ground motion records are need but because we predict earthquake acceleration and we want to check this structures against future ground motion records, artificial ground motion records are used. This records are tougher that real earthquake records. In this thesis, different analysis methods are explained and then Darakeh building that is located in Tehran is performed by Prestressing concrete analysis. For analyzing of this structure, first I design one way solid slab by BS8110 which used in iran and then by prestressing the slab I show the effects of prestressing on slab.
Benzer Tezler
- Çok katlı bir yapının statik ve betonarme hesapları
Design calculations of a multi-storey reinforced concrete systems
DURAN BELENE
- Experimental and numerical investigation of diagonally reinforced coupling beams in terms of behavior, performance, and strengthening techniques
Diyagonal donatılı betonarme bağ kirişlerinin davranış, performans ve güçlendirme teknikleri bakımından deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
NAMIK ESER
Doktora
İngilizce
2024
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN ENGİN BAL
- Betonarme kirişsiz döşemelerde zımbalama dayanımı
Punching shear in reinforced concrete flat slabs
HATİCE AKTAŞ
- Ard çekmeli radye temeller ile betonarme radye temellerin karşılaştırılması
Comparison of post tensioning mat foundation with reinforcement mat foundation
HATİCE KÖKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT ÖZTÜRK
PROF. DR. HÜSEYİN YILDIRIM
DOÇ. DR. ALİ KOÇAK
- Betonarmede konstrüktif esaslar, detaylandırma ve donatım sanatı
Constructive requriements, detailing and the art of detailing for reinforced concrete elements
ENDER KARABACAK