Development of rocking-column (ROC) seismic base isolation system for buildings
Binalar için sallanan-kolon (SAK) sismik isolasyon sistemi geliştirilmesi
- Tez No: 648936
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET TÜRER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Depremler tüm dünyada binalara ve yapılara ciddi zararlar vermektedir. Araştırmacılar yıllar boyunca depremlerden kaynaklanan zararları hafifletmek için pasif kontrol, aktif kontrol ve hibrit sistem olarak kategorize edilebilecek birçok teknik önermişlerdir. Genellikle pasif kontrol kategorisi altında tanımlı olan sismik zemin izolasyonu, bir yapıda depremlerin zararlı etkilerini izole etmek için iyi bilinen bir tekniktir. Bu araştırmada, geleneksel sismik taban izolasyon sistemlerinden farklı yeni bir sismik izolasyon sistemi önerilmiş ve Sallanan-Kolon (SAK) sismik izolasyon sistemi olarak adlandırılmıştır. SAK'ın çalışma prensibi, bir binayı kat yüksekliğinde sallanan kolonlar üzerine yerleştirerek yerden sismik olarak izole etmektir. Çalışma, Yunan Uygarlığında kullanılan antik sallanan sütunların depreme olumlu tepkisinden ve çoğunlukla Japonya'da inşa edilen, birinci katın veya tüm katların esnek olduğu ve izolatörler gibi davrandığı Pagoda yapılarından esinlenmiştir. Araştırma aşağıdaki aşamalardan oluşmaktadır: 1) rijit blokların sallanmasına ilişkin literatürün kapsamlı bir şekilde gözden geçirilmesi, 2) sallanan kolon davranışını simüle eden ticari olarak mevcut yazılımda (SAP2000) doğrusal olmayan sayısal modellerin geliştirilmesi, 3) sayısal modelin, küçük ölçekli prototiplerin test edilmesiyle deneysel olarak doğrulaması, 4) farklı SAK ile izole edilmiş bina modellerinin analizleri (2B, 3B, kütle ve rijitlik düşey düzensizlikleri) ve 5) orta yükseklikte 5-7 katlı konutlarda kurulu SAK sismik izolasyon sistemleri için ön tasarım tablolarının geliştirilmesi. Analiz sonuçları, sallanan dikdörtgen kolonların genişliğinin ve yüksekliğinin (narinlik), SAK sismik izolasyon sistemlerinin performansını özetleyen en önemli parametreler olduğunu kanıtlamıştır. SAK sismik izolatörlerinin etkinliğini etkileyen diğer parametreler arasında depremlerin niteliği ve büyüklüğü, toplam kat sayısı ve binaların kolon açıklığı boyutu bulunur. Simülasyon sonuçları, SAK sistemlerinin en büyük depremler için bile binaları etkin şekilde izole ettiğini göstermiştir. Ek olarak, SAK izolasyon sisteminde önerilen“sınırlama mekanizması”, stabilitenin bozulması durumunda dahi binaların çökmesini önler. Önerilen sistem, ek bir araba park alanı veya ekstra bir kat da sağlayabilir ve mevcut binalara da uygulanabilir. Analizlerin sonucunda, SAK sistemi genel olarak lamine kauçuk yastık (LRB) ve sürtünme sarkaç sistemi (FPS) gibi geleneksel izolasyon sistemlerinden daha iyi performans göstermiştir. Önerilen SAK sismik izolasyon sistemi, orta yükseklikte binalar için mevcut sismik izolasyon sistemlerine bir alternatif sağlayabilir. Yapılan çalışmada, a) SAK'ın kolon yüksekliği ve taban genişliği (narinlik), b) kat sayısı, c) kolon açıklık boyutu (5m veya 7.5m), d) farklı deprem kayıtları değiştirilmiş ve i) devrilme, ii) döşeme kat ivmeleri, iii) katlar arası göreceli yatay deformasyonlar ve iv) birinci kat toplam kesme kuvvetleri grafik formatında elde edilmiştir. Bu veriler kullanılarak orta yükseklikte (4-7 kat) konutlar için SAK izolatör sisteminin ön tasarım tabloları hazırlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Earthquake mitigation of buildings has been a long-standing matter of research. Researchers have proposed many systems that can be categorized as passive control, active control, and hybrid systems. Seismic base isolation, usually linked to the passive control category, is a well-known technique to isolate a structure from harmful effects of earthquakes. In this research, a new seismic isolation system, different from the conventional seismic base isolation systems, has been proposed and named as Rocking-Column (ROC) seismic isolation system. The working principle of ROC is to isolate a building by the use of story-high rocking columns. The study is inspired from earthquake response of ancient rocking columns used in Greek Civilization as well as Pagoda structures constructed mostly in Japan, where the first floor or all stories are flexible and behave like isolators. The research comprises following stages: 1) comprehensive review of the literature regarding rocking of rigid blocks, 2) development of a nonlinear numerical model in commercially available software (SAP2000), which simulates the rocking column behavior, 3) experimental validation of the numerical model via testing of small scale prototypes, 4) analyses of different ROC seismically isolated building models (2D, 3D, mass and stiffness vertical irregularities), and 5) development of preliminary design guidelines for ROC seismic isolation systems installed in medium rise residential buildings. Analyses results have proven that the width and height (slenderness) of rocking rectangular columns are the most important parameters which outline the performance of the ROC seismic isolation systems. Other parameters that influence the effectiveness of the ROC seismic isolators include the nature and magnitude of earthquakes, total number of floors, and column bay size of buildings. The simulation results have demonstrated that ROC systems indubitably isolates buildings even for largest earthquakes. Additionally, the suggested“restraining mechanism”in the ROC isolation system prevents any total collapse of buildings. The proposed system may be applied to existing buildings, which may also provide an additional parking space or an extra floor. The outcome of the analyses showed that the ROC system generally performs better than that of the conventional isolation systems of laminated rubber bearing (LRB) and friction pendulum system (FPS). The proposed ROC seismic isolation system may provide an alternative to the existing seismic isolation systems for medium rise buildings. The major design parameters of a) ROC's column height and base width (slenderness), b) number of stories, c) bay size (5m or 7.5m), d) different earthquake records are changed and responses for i) overturning, ii) floor accelerations, iii) interstory drifts, and iv) first floor total shear were obtained in graphical format, which then helped to produce preliminary design tables of the ROC isolator system for medium rise residential buildings.
Benzer Tezler
- Betonarme kolonların deprem performansının tekstil donatılı / donatısız cam lifli püskürtme harçla iyileştirilmesi
Improvement of seismic performance of reinforced concrete columns using glass fiber reinforced sprayed mortar with / without textile reinforcement
ALİ OSMAN ATEŞ
Doktora
Türkçe
2022
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
- Kiriş-kolon birleşim bölgelerinin ileri teknoloji malzemelerle güçlendirilmesi
Beam-column joints retrofitted with advanced technological materials
SİNAN MURAT CANSUNAR
Doktora
Türkçe
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Yapı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR GÜLER
- Lateral load behavior of core rocking wall and coupled rocking wall systems
Boşluklu perde ve çekirdek salınım yapan duvar sistemlerinin yatay yük altındaki davranışı
SHOKRULLAH SOROSH
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ SARI
- Deprem kuvvetlerine karşı betonarme perdelerin davranışı ve boyutlandırılması
The Behaviour and design of reinforced concrete structural walls for earthquake resistance
YILDIR AKKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKAİ CELEP
- Tüp içinde tüp sistemli bir yapının yatay yükler altındaki davranışının araştırılması
Başlık çevirisi yok
HASAN BORA KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAHİT KUMBASAR