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
- Tez No: 740018
- Danışmanlar: PROF. DR. CENK ALHAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Güncel mühendislik uygulamaları genellikle yapıları çevresinden bağımsız değerlendirmekte ve birbirleriyle olan etkileşimlerini göz ardı etmektedir. Fakat gerçekte yapılar birbirleriyle yakın inşa edilmiş olabilir. Bu durum yapıların birbirleriyle faydalı veya zararlı bir şekilde etkileşmelerine neden olabilmektedir. Günümüzde artan nüfusla beraber, yapılar birbirlerine daha yakın inşa edilebilmekte ve bu durum da son yıllarda yapı-zemin-yapı etkileşiminin (YZYE) ilgi duyulan bir araştırma alanı olmasına neden olmaktadır. Her ne kadar özel amaçlı ağır yapılar için, örneğin nükleer enerji santralleri, bazı çalışmalar olsa da, konut tipi yapılar için (özellikle de yüksek, kazıklı temele sahip olanlar için) konuya dair çalışmalar sınırlıdır. Bu tezde sonlu elemanlar yöntemi ve gelişmiş modelleme yöntemleri kullanılarak YZYE hakkında kapsamlı bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Açık kaynak kodlu, hem yapısal hem de geoteknik problemlerin modellenebildiği bir yazılım olan OpenSees kullanılmıştır. İki yapının zemin üstünde beraber modellendiği, iki ve üç boyutlu YZYE modelleri hazırlanmıştır. Bina üst yapıları, temelleri ve kazıkları doğrusal eleman ve malzeme modelleriyle modellenmiş, zeminin modellenmesinde ise gelişmiş doğrusal olmayan eleman ve malzeme modelleri kullanılmıştır. Analiz modelinin gerçekçi sonuçlar verebilmesini sağlamak amacıyla gelişmiş sınır şartları uygulanmıştır. Yöntemin uygunluğunun sağlaması DeepSoil yazılımı ve hassasiyet analizleri yardımı ile yapılmıştır. 22 Adet uzak fay, 14 adet yakın fay depremi kullanılarak zaman-tanım alanında analizler gerçekleştirilmiştir. Yapı zemin etkileşimi (YZE) için önemli olan bazı parametrelerin YZYE davranışını nasıl etkilediği incelenmiştir. Zemin rijitliğinin etkisini araştırmak amacıyla Türk Deprem Yönetmeliği'ne (TBEC, 2018) göre ZD ve ZE sınıflarında analizler ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca zemin malzeme modelinin doğrusal ve doğrusal olmadığı durumlar için analizler tekrar edilerek zemin malzemesi doğrusal olarak kabul edilmesinin YZYE üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar YZYE modelleri (iki yapının beraber modellendiği) ve tekil modeller (sadece bir adet yapının modellendiği) kullanılarak karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Bu doktora çalışması altı ana kısımdan oluşmaktadır: Bölüm 1 – Giriş: Bu kısımda tezin önemi, konusu, hedef ve kapsamı sunulmuştur. Bölüm 2 – Kavramsal Çerçeve: Bu kısımda YZE temelleri ve genel bilgiler verilmiştir. YZYE hakkında geçmişte yapılan çalışmalar teorik ve deneysel olarak iki alt başlıkta sınıflandırılarak özetlenmiştir. Bölüm 3 – Yöntem: Bu kısımda modelleme ve analiz yöntemleri ile kullanılan analiz yazılımı tarif edilmiştir. Ayrıca OpenSees ile doğrudan analiz metodu detaylı olarak anlatılmıştır. Çalışmaya ait değişkenler, binalara ait bilgiler, zemin özellikleri ve kullanılan yer hareketlerine ilişkin bilgiler bu kısımda özetlenmiştir. Bölüm 4 – Sonuçlar: Analiz modeline ilişkin optimizasyonlar, sağlamalar ile analiz sonuçları bu kısımda sunulmuştur. Bölüm 5 – Tartışma: Bu bölümde elde edilen bulguların değerlendirilmesi bulunmaktadır. Bölüm 6 – Sonuç ve Öneriler: Bu kısım çalışmadan elde edilen sonuçlar ve öneriler olmak üzere iki kısma ayrılarak sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Engineering practices usually consider the structures independent from their surrounding structures and ignores their interaction with themselves. But in reality structures may be built close to other structures and this may cause beneficial and detrimental interactions. The structure-soil-structure interaction (SSSI) phenomenon has started to gain popularity in as the number of closely spaced buildings are increasing. Although many works have been conducted about SSSI of special heavy structures like nuclear power plant facilities, studies about the residential buildings especially for piled high-rise ones are limited. Using the finite element methods, a comprehensive work is established to investigate the phenomenon using advanced modeling practices. OpenSees, an open-sourced structural engineering framework, which has the capabilities of modeling both advanced structural and geotechnical problems, is used. 2D and 3D SSSI models with adjacent structures are prepared. Structures, foundations and piles are modelled with linear materials and elements, while the soil is modelled with advanced nonlinear ones since the nonlinearity is critical for seismic behavior of soil deposits. In order to simulate the free-field condition of the soil medium, advanced boundary conditions are used. Adequacy of the method is verified using academic level software, DeepSoil and using a set of sensitivity analyses. Applying the real ground motion records, time-history analyses are performed. 22 far-field and 14 near field pulse like records are used to study the dynamic characteristics of ground motions on the SSSI phenomenon. Parameters that are critical for the inertial soil-structure interaction (SSI) are also validated for the SSSI. Two different soil class, namely the“ZD”and the“ZE”according to Turkish Building Earthquake Code (TBEC, 2018) are used to investigate the influence of the soil deposit rigidity. Also analyses are performed for both the linear and the nonlinear soil material models to investigate the soil nonlinearity effect on the SSSI. Effects of the SSSI phenomenon are reported comparing the SSSI (two structures are modeled adjacent) and non-SSSI (only one structure is modeled) results. This Ph.D. study is presented under six main chapters: Chapter 1 – Introduction: The importance of the thesis subject and the aim and scope of the thesis is presented in this chapter. Chapter 2 – Conceptual Framework: SSI fundamentals and general information are given in this chapter. The studies related to SSSI are summarized under theoretical and experimental subtitles. Chapter 3 – Methods: Modeling and analysis methods are presented in this chapter, as well as the analysis software. Also, advanced SSI modeling using direct method with OpenSees is described in detail. Parameters of the study, information about benchmarks structures, soil profile and ground motions are also given in the last part of this chapter. Chapter 4 – Results: Optimizations for the domain size and the boundary conditions, verifications of the direct analysis method, and results of the analyses are presented in this chapter. Chapter 5 – Discussion: This chapter includes the discussion of the results. Chapter 6 – Conclusion and Recommendations: Conclusions obtained from this research and the recommendations are presented in this chapter divided into two different sections.
Benzer Tezler
- 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 structural health monitoring of a high rise building
Yüksek katlı bir binanın yapısal sağlık izlemesinin incelenmesi
BERKAY ALDIRMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
PROF. DR. KOİCHİ KUSUNOKI
- Yapıların sismik davranışının çekiçleme etkisi ve zeminyapı etkileşimi dikkate alınarak araştırılması
The investigation of seismic behavior of buildingstructures considering pounding effects and soilstructure interaction
MUSTAFA AKPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiPamukkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BAYRAM TANIK ÇAYCI
- Derin kazılarda duvar deplasmanlarına ve duvar arkası zemin oturmalarına etki eden faktörler
Factors affecting the wall displacements and soil settlements which is behind the wall in deep excavations
ALİ ONUR CÜMELLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV
- Hasarlı bir betonarme acil durum su kulesinin hasar sebeplerinin incelenmesi, onarımı ve saha deneyleri ile kontrolü
Assessment, repair and in-situ experimental investigation of a damaged reinforced concrete emergency water tower
ALİ NAKİ ŞANVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ