Numerical modeling and seismic performance assessment of steel eccentrically braced frames with short and long links
Kısa ve uzun bağ kirişli dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerin nümerik modellenmesi ve performans değerlendirmesi
- Tez No: 746474
- Danışmanlar: PROF. DR. CEM TOPKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 218
Özet
Dışmerkez çaprazlı çerçevelerin (DÇÇ) bağ kirişleri kısa, orta ve uzun bağ kirişleri olmak üzere üç sınıfa ayrılmıştır. Yüksek dönme açısı ve enerji emme kapasitelerinden dolayı DÇÇ'lerde tercih edilen kısa bağ kirişleri, genel olarak kesme kuvveti altında akarlar. Genel olarak eğilme kuvveti altında akan uzun bağ kirişleri ise sağladığı geniş açıklıklar sebebiyle DÇÇ'lerde mimari açıdan tercih edilmektedir. Bu tez çalışması, kısa ve uzun bağ kirişlerini üç bağımsız çalışmada farklı açılardan incelemiştir. Birinci kısımda, FEMA P-58 metodolojisi kullanılarak, gerinim sertleşme değerinin (GSD), kısa bağ kirişli DÇÇ çelik yapıların performansı üzerindeki etkileri çalışılmıştır. Nümerik model, DUAREM yapısının benzeşik-dinamik test sonuçları kullanılarak doğrulanmıştır. Farklı kat yüksekliği ve bağ kiriş uzunluğu-açıklık oranına (e/L) sahip altı DÇÇ çelik arketip yapının sismik performansı geliştirilmiştir. Tamir edilemez kalıcı göreli kat ötelenmesi, tamir masrafı ve yapının mühürlenme ihtimali, 0 ve 0.01 değerleri arasındaki GSD kullanılarak hesaplanmıştır. Sonuçlar, GSD değerindeki değişimin; kalıcı göreli kat ötelenmesi değerini, göreli kat ötelenmesi, bağ kiriş dönme talebi ve kat ivmesine göre daha fazla etkilendiğini göstermektedir. Eğer göreli kat ötelenmeleri dikkate alınırsa, GSD değerinin tamir masrafı üzerinde önemli bir etkisi bulunduğu gözlemlenmiştir. Uzun bağ kirişlerinin davranışı kısa bağ kirişlerine göre farklılık göstermektedir. Uzun bağ kirişleri genellikle eğilme kuvveti altında akarlar ve önemli miktarlarda mukavemet ve rijitlik azalımına maruz kalırlar. İkinci kısımda, uzun bağ kirişli DÇÇ'lerin sismik davranışı, FEMA P695 metodolojisi kullanılarak incelenmiştir. Farklı açıklık, kat yükseklikleri, bağ kirişi uzunluğu-açıklık oranları (e/L) ve farklı mesnet koşulları düşünülerek 24 adet DÇÇ çelik arketip yapı tasarlanmıştır. Bu arketiplerin sismik performansları maksimum ve çökme depremleri altında incelenmiştir. Mukavemet ve rijitlik azalımının etkisi, azalımın-varsayıldığı ve azalımın-varsayılmadığı modeller kullanılarak çalışılmıştır. Çalışmanın son kısmında, uzun bağ kirişleri için simetrik olmayan bir yükleme protokolü geliştirilmiştir. Farklı kat planı, açıklık, kat yükseklikleri, bağ kirişi uzunluğu-açıklık oranları (e/L) ve farklı mesnet koşulları düşünülerek Amerikan standartlarına göre 24 adet DÇÇ çelik arketip yapı tasarlanmıştır. Mukavemet ve rijitlik azalımının modellendiği modeller ile, tasarlanan DÇÇ'lerin maksimum ve çökme depremleri altındaki performansı analiz edilerek nümerik olarak elde edilmiştir. Çevrim sayma metodu kullanılarak, bağ kiriş dönme talebi zaman tanım alanı değerleri azaltılmış ve bu değerlerin çevinim sayıları ve pik değerleri belirlenmiştir. Simetrik olmayan yükleme protokolü, maksimum dönme talep aralığı, sismik tehlike ve e/L oranının fonksiyonu olarak tanımlanmıştır.
Özet (Çeviri)
EBF links are classified into three categories as: short, intermediate and long links in terms of the normalized link length. Short links that primarily yield under shear, are usually preferred in eccentrically braced frames (EBFs) due to their high rotation and energy dissipation capacities. Long links that yield under flexure, can be used in cases where large openings are required for architectural reasons. This thesis investigates different aspects of short and long links in three independent parts. In the first part, the effects of strain hardening ratio (SHR) on the performance assessment of eccentrically braced frame (EBF) buildings with short links were studied by using FEMA P-58 methodology. The numerical model was validated using the pseudo-dynamic test results of the DUAREM structure. Seismic performance of six archetype EBFs with different number of stories and link length to bay width (e/L) ratios were evaluated under design basis earthquake (DBE), maximum considered earthquake (MCE), and collapse level earthquake (CLE). Irreparable residual drift, repair cost and unsafe placards were calculated for SHR ranging between 0 and 0.01. The results showed that the residual interstory drift ratio is more influenced by the SHR when compared with the interstory drift ratio, link rotation angle and story acceleration. The replacement decision was found to depend on the SHR, the number of stories, the e/L ratio, and the seismic hazard. The study demonstrated the strong influence and sensitivity of the repair cost to the SHR. Long link behavior differs from the behavior of short links because the former is governed by flexure and subjected to significant amounts of strength and stiffness degradation. In the second part, a numerical study was undertaken to evaluate the seismic response factors for EBFs with long links using FEMA P695 methodology. Twenty-four EBF archetypes were designed by considering the bay width, number of stories, the link length to bay width (e/L) ratio and column base condition as the variables. Performances of these archetypes were evaluated under maximum considered earthquake (MCE), and collapse level earthquake (CLE). The effects of degradation were studied by considering degrading and non-degrading responses separately. A nonsymmetrical loading protocol for long links was developed in the last part of the thesis. Twenty-four long link EBF archetypes with variable floor plans, bay widths, number of stories and link length to bay width (e/L) ratios were designed according to the US standards. The responses of EBFs under maximum considered earthquake (MCE) and collapse level earthquake (CLE) were obtained by making use of numerical analysis employing degrading link models. The link rotation angle time histories were reduced and converted into a series of cycles and the peaks of the LRA response were identified by using the rainflow counting algorithm. The nonsymmetrical loading protocol was represented as a function of maximum rotation range, which depends on the seismic hazard and e/L ratio.
Benzer Tezler
- Van depreminde hasar gören mevcut betonarme bir binadaki hasarın, DBYBHY 2007'ye göre yapılan performans analiz sonuçları ile karşılaştırılması
Comparison of the observed damage and calculated performance assessment results according to the TSC2007 of an RC building which exposed to the van earthquake
ALPER AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
- Betonarme bir binanın performans yaklaşımıyla incelenmesi
Seismic performance evaluation of a reinforced concrete building
AHMET ZAHİT ELMAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR GÜLER
- Mevcut betonarme yapıların deprem performanslarının belirlenmesi ve viskoz akışkanlı sönümleyiciler ile güçlendirilmesi için artımsal analize dayalı bir algoritma
An algorithm based on incremental analysis to evaluate performance and retrofit with viscous dampers of existing reinforced conrete structures
YAVUZ DURGUN
Doktora
Türkçe
2013
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN ÖZER
- Development of enhanced modeling techniques for nonlinear behavior and crack opening in reinforced concrete structures using the applied element method
Betonarme yapılarda doğrusal olmayan davranış ve çatlak açılmalarının iyileştirilmiş modellemesi için uygulamalı eleman yönteminin geliştirilmesi
NORGEN MUKA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALIN ARICI
- Rehabilitation and strengthening of a reinforced concrete building by using different approaches
Betonarme bir binanın farklı yöntemler ile onarım ve güçlendirilmesi
FARNAZ ALINOORI
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR GÜLER