Accuracy of simulated hysteresis energy dissipation behavior of ductile RC components
Sünek betonarme elemanları için hesaplanan enerji sönümleme davranışının doğruluğu
- Tez No: 666433
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UFUK YAZGAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Bir yapının beklenen deprem etkisine direnme kapasitesinin doğru şekilde değerlendirilmesinde dinamik davranışın doğru hesaplanmansı çok önemlidir. Dinamik davranışın hesabı için önerilen sayısal modelleme yaklaşımları, son birkaç on yılda önemli ölçüde ilerlemiştir. Ancak mevcut modelleme yöntemleri kullanılarak hesaplanan davranışın gerçek davranışı hangi seviyede başarıyla temsil edebildiği henüz tüm boyutlarıyla belirlenmemiş kritik bir konudur. Zaman tanım alanında hesap yöntemleriyle elde edilen dinamik davranışın doğruluğu ile ilgili daha önceki araştırmalar, esas olarak kuvvet ve yer değiştirme taleplerinin tahminindeki doğruluk düzeyinin belirlenmesine odaklanmış bulunmaktadır. Bunun önemli bir nedeni bu talep parametrelerinin günümüzün sismik tasarım uygulamasında kritik bir rol oynamasıdır. Öte yandan, günümüzde deprem etkisi altındaki enerji sönümleme davranışının esas tasarım parametresi olarak göz önüne alındığı enerji bazlı sismik tasarım yaklaşımlarına olan ilgi giderek artmaktadır. Buna karşılık, enerji sönümleme davranışının mevcut modelleme yöntemleriyle ne derece doğru hesaplanabildiği yeterli seviyede araştırılmamış bir konudur. Bu çalışmada, mevcut sonlu eleman modelleme yaklaşımıyla elde edilen çevrimsel enerji sönümleme davranışının gerçek davranışı yakalama başarı düzeyleri incelenmiştir. Bu kapsamda, sarsma tablası üzerinde test edilmiş bir dizi betonarme (BA) kolon ve perdenin dinamik testleri sayısal olarak yeniden gerçekleştirilmiştir. Farklı modelleme yöntemleriyle elde edilen enerji sönümleme miktarları, dinamik deneyler sırasında gözlemlenen“gerçek”enerji sönümleme davranışlarıyla karşılaştırılmıştır. Deprem etkisi altındaki dinamik davranışın doğru tahmini, yapıya etkimesi muhtemel deprem talebinin doğru şekilde değerlendirilebilmesi açısından kritik önem taşımaktadır. Bununla birlikte, yapının elastik ötesi çevrimsel davranışının ve ilgili enerji sönümleme özelliklerinin doğru şekilde modellemek, basit bir görev değildir. Dinamik deprem davranışının simüle edilmesi kapsamında çok sayıda basitleştirme ve varsayımın yapılmasına ihtiyaç duyulur. Sünek BA elemanlar için en kritik varsayımlar histeretik davranış, malzeme gerilme-şekil değiştirme ilişkisi ve sonlu eleman formülasyonu ile ilgili yapılan idealizasyonlardır. Bu ana faktörlere ek olarak, hesaplanan dinamik davranışı etkileyen diğer başka varsayımlar (ör. sınır koşulları, sönümleme modellemesi) da mevcuttur. Simülasyon sonucu elde edilen dinamik davranışı etkileyen bütün bu varsayımlar ve idealleştirmelerin tümü, sonuçların doğruluğu üzerinde önemli seviyede etkiye sahiptir. Bununla birlikte kaçınılmaz olarak, hesaplanan davranışındoğruluğu, büyük ölçüde göz önüne alnan yapının/elemanın özelliklerine ve etkiyen dinamik kuvvetin karakteristiğine bağlıdır. Aynı kuvvetli yer hareketi ivmesi etkisine tabi tutulan iki farklı sünek bileşen için, aynı modelleme yaklaşım kullanılarak simüle edilen davranış çok farklı seviyelerde hataya sahip olabilir. Benzer şekilde, iki özdeş bileşen, bu sefer farklı frekans, faz ve süre özelliklerine sahip yer ivmelerine tabi tutulduğunda, dinamik hesap sonucu elde edilen yanıt çok farklı düzeylerde hata sergileyebilir. Kısaca, dinamik analiz sonucu elde edilen elastik ötesi davranşın doğruluğu duruma özel bir parametredir. Yine de, yeterince büyük bir dinamik olarak test edimiş deney üntiesi grubu, belirli bir modelleme yaklaşımı kullanılarak modellendiğinde, elde edilen hataların istatistiksel dağılım özellikleri, bu modelleme yaklaşımının beklenen doğruluğunun bir göstergesi olarak düşünülebilir. Böyle bir stratejiyle elde edilen sonuçlar esas alınarak, belirli bir modelleme yaklaşımın sismik davranışı tahmin etme açısından diğerlerine göre“ortalamada”daha doğru olduğu şekilde bir çıkarım yapmak mümkün olabilir. Mevcut tez çalışması, bu temel stratejiye dayanan bir ön inceleme niteliğindedir. Bu tez çalışmasında, 9 BA elemanın sarsma tablası deneyleri sayısal olarak modellenmiş ve hesaplanan çevrimsel enerji sönümleme davranışının doğruluğu ilgili deneyler sırasında gözlenen gerçek davranış göz önüne alınarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, sayısal modellerle hesaplanan enerji sönümleme miktarının, sarsma masası testleri sırasında sönümlenen gerçek histeretik enerjiye kıyasla ortalamada daha az olduğu görüldü. Test edilen 9 sonlu eleman modelleme yaklaşımından hiçbiri ortalamada gerçeğe göre daha fazla sönümleme davranışı göstermedi. Çevrimsel enerji sönümleme davranışlarının doğruluk seviyeleri bütün modeller için yaklaşık aynıydı. Bununla birlikte, az bir far da olsa, çevrimsel enerji sönümleme davranışını en yüksek başarıyla tahmin edebilen model, ortalamada % 10.5'lik hata oranı ile çift doğrusal histeresis modeline sahip kuvvet-esaslı sonlu eleman modeliydi. Buna karşılık, çevrimsel enerji yutma davranışını en düşük başarıyla tahmin edebilen model, %17.0'lik ortalama hata oranıyla Takeda histerezis modeline sahip kuvvet-esaslı sonlu eleman modeliydi. Bu tez çalışması kapsamında, enerji sönümleme hesaplarıyla ilgili duyarlılık analizleri de yapılmış bulunmaktadır. Bu kapsamda, kritik viskoz sönüm oranının ve eşdeğer plastik mafsal uzunluğunun sayısal modelden elde edilen sonuçlar üzerindeki etkisi göz önüne alınmıştır. Hasasiyet analizi sonucunda, eşdeğer plastik mafsal uzunluğunun simülasyon sonucu elde edilen enerji sönümleme seviyesi üzerinde önemli bir estkiye sahip olmadığı gözlenmiştir. Buna karşılık, modelde göz önüne alınan kritik viskoz sönümleme katsayısının elde edilen elastik ötesi çevrimsel enerji sönümleme davranışı üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğu gözlendi. Çalışma kapsamında, bir de sayısal modellerden elde edilen maksimum yer değiştirme seviyesinin doğruluğu ile çevrimsel davranışla sönümlenen toplam enerji seviyesinin doğruluğu arasındaki ilişki incelendi. Sonuç olarak, bu iki parametrenin doğruluk düzeyleri arasında herhangi bir güçlü ilişki gözlenmedi. Sonuç olarak, sayısal modellerle elde edilen çevrimsel enerji sönümleme davranışının doğruluk düzeyinin değerlendirildiği bir çalışma ortaya konulmuş bulunmaktadır. Elde edilen sonuçlar, çevrimsel enerji sönümleme davranışı açısından başarılı sonuç veren modelleme yaklaşımlarının belirlenmesi konusunda yol gösterici nikteliktedir.
Özet (Çeviri)
Accurate simulation of seismic response is critical in reliable assessment of the capacity of a structure to resist the expected seismic action. Numerical modeling approaches proposed for seismic response prediction have advanced considerably in the last decades. The accuracy of the responses obtained using the available methods is a critical open issue that is yet to be identified. Earlier investigations on the accuracy of simulated seismic response were mainly focused on the prediction of the force and displacement demands, since these response quantities play a critical role in today's seismic design practice. On the other hand, there has been an ever growing interest in energy-based seismic design approaches where the energy dissipation under seismic action is the decisive design parameter. However, the accuracy of available modeling approaches in simulating the energy dissipation has not been sufficiently investigated. In this study, the accuracies of hysteresis energy dissipation methods are investigated, by means of numerically reproducing shaking table tests of a set of RC components and comparing the results with the actual observed behavior. A large set of assumptions is introduced while establishing a numerical model for predicting the seismic response. Among these, two assumptions have a strong impact on the simulated energy dissipation response: (1) assumed hysteresis behavior and (2) utilized finite element formulation. The objective of this study is to assess the accuracy of the simulated hysteretic energy dissipation for a given RC component subjected to a specific excitation. For this purpose, shaking table tests of a set of 9 RC components were numerically recreated. The simulated responses were compared against the actual observed behavior. It was seen that the simulated dissipated energies were on the average underestimating the actual value by approximately 10.5 percent for the Force-based element model with Bilinear hysteresis model, with a dispersion of 14 percent, The errors associated with the results from alternative models were correlated with each other. Sensitivity analyses were also implemented in this investigation. Particularly, the damping ratio was found to have a significant impact on the predicted hysteretic energy dissipation. In the end, the investigation revealed a preliminary assessment of the accuracy of available modeling approaches in terms of simulating the energy dissipation behavior of ductile RC components. Results can be considered as an indicative evidence for choosing suitable finite element modeling approaches can predict the energy dissipation with higher accuracy.
Benzer Tezler
- Önüretimli betonarme yapılarda moment aktaran yeni bir kiriş kolon bağlantısı
A new moment resisting beam to column connection for precast reinforced concrete structures
ERKAN ŞENOL
Doktora
Türkçe
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN YÜKSEL
- Kısa alın levhalı kiriş-kolon birleşimlerinin çevrimsel tekrarlı yükler altında davranışlarının incelenmesi ve deprem etkileri altında yapısal davranışa katkılarının araştırılması
The study of the behavior of header end-plate beam-to-column connections under cyclic loads and the investigation of their contributions to structural behavior under seismic effects
ADEM KARASU
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER
- Sincap kafesli asenkron makinenin rotor alan yönlendirmeli kontrolü
Rotor field-orientation control of a squirrel cage induction machine
SAFFET ALTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Deep collapse mode capacitive micromachined ultrasonic transducers
Derin çökme modunda kapasitif mikroişlenmiş ultrasonik çeviriciler
SELİM OLÇUM
Doktora
İngilizce
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH ATALAR
PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN