A study on modeling soil-structure interaction effects in buildings
Zemin-yapı etkileşiminin binalar üzerindeki etkilerinin modellenmesi üzerine bir çalışma
- Tez No: 603041
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTAN SÖNMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Atılım Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 172
Özet
Zemin-yapı etkileşimi, inşaat mühendisliği uygulamalarındaki çoğu binanın tasarımında genellikle göz önüne alınmaz. Zemin-yapı etkileşiminin bina doğal periyodunun uzamasına sebep olmasından dolayı taban kesme kuvvetinin (ve bina üzerindeki toplam deprem yükünün) azaldığı varsayılarak, çoğu bina yapıları ve zemin koşulları için bu etkileşimin ihmal edilmesi daha güvenli sayılır ve binalar zemine ankastre mesnetlenmiş olarak tasarlanır. Bu varsayım, bazı bina yapıları ve zemin koşulları (ağır yapılar, gökdelenler, ve yumuşak zemin gibi) için geçerli değildir. Bu tezde binalardaki zemin-yapı etkileşimi, genel amaçlı bir yapısal analiz yazılımı (SAP2000) ile hazırlanmış görece basit modeller kullanılarak çalışılmıştır. İki boyutlu (2B) ve üç boyutlu (3B) bina modelleri için simetrik, 6 katlı, 6 açıklıklı moment dayanımlı betonarme bir çerçeve kullanılmıştır. Üç farklı homojen elastik zemin üzerinde üç farklı binanın (farklı dinamik karakteristiklere sahip) sismik tepkileri hesaplanmış ve zemine ankastre modellerin tepkileriyle karşılaştırılmıştır. Zemin-yapı etkileşimi iki farklı yaklaşımla modellenmiştir: (i) zemin empedans fonksiyonlarını temsil eden mesnet yayları kullanarak (altyapı yöntemi) ve (ii) zeminin üst yapı ve temel ile birlikte doğrudan modellenmesi (doğrudan analiz yöntemi) ile. Modellerde tekli temel ve radye temel olmak üzere iki tür temel dikkate alınmıştır. Modellerin sismik tepkileri zemin özelliklerine göre belirlenen ASCE 7-10 ivme spektrumları kullanılarak hesaplanmıştır. Gerçek bir deprem yer ivmesi kaydı (1940 El Centro) kullanılarak zaman tanımlı analizler ile de sınırlı bir çalışma yapılmıştır. 2B ve 3B modellerin analiz sonuçları, zemin-yapı etkileşiminin binanın doğal periyodunu uzatma etkisini net bir şekilde göstermiştir. Bu çalışmada, uygulamada yaygın olarak kullanılan zemin empedans fonksiyonlarına dayalı, zeminin mesnet yayları ile temsil edildiği modellerde (yay modelleri) binanın doğal periyodunu uzatma etkisinin doğrudan analiz modellerine göre daha az olduğu gözlemlenmiştir. Benzer şekilde, taban kesme kuvveti, kat yer değiştirmesi, kat ötelemesi ve temel oturması sonuçları incelendiğinde, doğrudan analiz modellerinde zemin-yapı etkileşiminin, yay modellerine göre daha yüksek hesaplandığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Soil-structure interaction is usually not considered in the design of most buildings in civil engineering practice. Based on the assumption that these effects reduce the base shear (and the overall earthquake load) for most building structures and soil conditions due to period lengthening, omission of soil-structure effects is in general considered to be conservative and the buildings are designed as fixed base structures. This assumption does not hold for certain building structures and soil conditions (e.g., massive structures, tall buildings, and structures on soft soil). In this thesis, soil-structure interaction effects in buildings are studied using relatively simple models prepared by a general-purpose structural analysis software (SAP2000). A symmetrical, 6-story, 6-bay reinforced concrete moment resisting frame is considered for both two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) building models. Seismic responses of three different building structures (with varying dynamic characteristics) on three different homogeneous, elastic soil mediums are computed and compared with the responses of the corresponding fixed base models. Soil-structure interaction effects are modeled by two approaches: (i) using soil springs representing the soil impedance functions (substructure method), and (ii) modeling the soil medium directly along with the structure and the foundation (direct analysis method). Two types of foundation are considered in the models: footing foundation (i.e., isolated footings) and raft foundation. ASCE 7-10 acceleration response spectra are determined based on the soil properties and used to examine the seismic response of the models considered. A limited study is also performed by time-history analyses using an actual earthquake ground acceleration record (1940 El Centro). Analyses of 2D and 3D models showed the well-known period lengthening effect of soil-structure interaction clearly. The results of this study indicate that spring models based on soil impedance functions that are widely used in practice lead to a lesser period lengthening effect compared to direct models. Similarly, by examining the base shear, story displacement, story drift, and foundation settlement results, it is observed that the soil-structure interaction effects were more significant in the direct models compared to the spring models.
Benzer Tezler
- Viskoz sönümleyiciler ile bağlanmış komşu yapı-zemin sisteminin dinamik davranışının incelenmesi
Investigation of the dynamic behavior of adjacent building-soil system interconnected by viscous dampers
YAVUZ SELİM HATİPOĞLU
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ AKIN DÜZGÜN
- Çok katlı betonarme bir yapının deprem performansına yapı-kazık-zemin etkileşiminin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of structure-pile-soil interaction on the earthquake performance of a multi-storey reinforced concrete building
ESMA GİRER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASİN FAHJAN
- Investigation of structure-soil-structure interaction in high rise structures with piles under earthquake effect
Deprem etkisi altında kazıklı yüksek yapılarda yapı-zemin-yapı etkileşiminin incelenmesi
VEFA OKUMUŞ
Doktora
İngilizce
2022
Deprem Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK ALHAN
- Bina türü yapı sistemlerinin analizi üzerine rijit döşeme ve sınır şartları ile ilgili varsayımların etkisi
Effects of assumptions about floor rigidity and boundary conditions on the analysis of building type structures
RASİM TEMÜR
Doktora
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAMIK KEMAL ÖZTORUN