Reinforced concrete coupling beams and viscoelastic coupling dampers (VCD) in high-rise buildings
Yüksek binalarda betonarme bağ kirişler ve viskoelastik bağ sönümleyicileri
- Tez No: 778202
- Danışmanlar: PROF. DR. YASİN FAHJAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
20.yüzyılda hızla artan dünya nüfusu ve yapı imalat teknolojisindeki gelişmeler, tüm dünyada yüksek bina tasarımı ve imalatını hızlandırdı. Yüksek yapılar, dinamik davranışlarının karmaşıklığından dolayı özel tasarım esaslarına sahip olması gereken yapılardır. Geleneksel dayanıma göre tasarım yöntemleri, yüksek binaların deprem yükleri altında performanslarının belirlenmesinde yeterli olmamaktadır. Ulusal ve hemen hemen uluslararası tüm yönetmeliklerde yüksek yapıların dayanımına göre tasarımıyla birlikte, şekil değiştirmeye dayalı tasarımının da yapılması gerekmektedir. Yüksek yapıların taşıyıcı sistemleri çok farklı sistemler kullanılarak teşkil edilebilinir. Ancak genellikle yüksek yapıların taşıyıcı sistemleri merdiven, asansör ve teknik alanların etrafında yer alan perde kollarıyla, bu perde kollarını birbirine bağlayan bağ kirişleri ile teşkil edilen bir çekirdeğe sahiptir. Bu çekirdeği teşkil eden perdelerin plandaki yer ve uzunluğu ile bağ kirişinin derinliği yapının göreli kat ötelenmesinin sınırlanmasına ve rüzgar yükleri altındaki konfor şartlarını sağlamasına göre değişmektedir. Perde kolları ve bağ kirişleri ile teşkil edilen yüksek yapı taşıyıcı sistemlerde, deprem yükleri altında bağ kirişleri büyük doğrusal olmayan şekil değiştirmelere maruz kalabilmektedir. Genellikle doğrusal olmayan şekil değiştirmeler bu elemanlarda yoğunlaşmaktadır. Dolayısıyla, bu tür taşıyıcı sisteme sahip yüksek yapıların deprem yükleri altında performansı genellikle bağ kirişlerinin performansına bağlıdır. Ayrıca rijit perde kolları arasında yer alan bağ kirişleri rüzgar yükleri altında dahi çatlayabilmektedir. Bağ kirişlerinin yatay yükler altında performansını artırabilmek için birçok detay çalışılmıştır. Uygulamada en çok rastlanılan detay, betonarme derin bağ kirişlerinde teşkil edilen çapraz donatı konfigürasyonudur. Bununla beraber betonarme perde kolları arasında teşkil edilen çelik bağ kirişi detayı da uygulamada sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak bu detayların sahada imalatını yapmak zordur ve imalat sürelerini uzatmaktadır. Viskoelastik Bağ Sönümleyicileri (VCD'ler), mimari düzeni etkilemeden tüm dinamik yükleme koşulları için dağıtılmış ek sönümleme sağlamak için yüksek binalarda geleneksel betonarme (RC) bağ kirişleri yerine kurulur. Bina yüksekliği boyunca etkin bir şekilde dağıtıldığında, VCD'ler tüm yanal titreşim modlarında viskoz sönümleme ve birleştirilmiş sistemin yanal sertliğini artıran elastik bir tepki sağlar. Sönüm, ortak yapısal konfigürasyonlarda bağlantı kirişleri yerine VCD'lerin dahil edilmesiyle sağlanır ve bu nedenle, VCD ler binada oturanlar için titreşim algılama sorunları hafifletir ve yapının hem rüzgar hem de deprem tepkilerini azaltırken bir mimari alanı işgal etmez. Üç boyutlu doğrusal olmayan sonlu eleman modelleri geliştirilir ve tepki zaman-geçmiş analizleri yapılır. VCD'ler, beton çekirdekteki bağlantı kirişlerinin yerini alan VCD'ler ile birlikte bir payanda konfigürasyonunda kullanıldığında, geleneksel binanın tüm tepki göstergelerinde önemli azalmalar elde edilebilir.
Özet (Çeviri)
The rapidly increasing world population in the 20th century and the developments in building manufacturing technology accelerated the design and manufacture of high rise buildings all over the world. High-rise buildings are structures that must have special design principles due to the complexity of their dynamic behavior. Conventional strength design methods are not sufficient to determine the performance of high rise buildings under seismic forces. In national and almost all international codes, along with the design of high rise buildings according to their strength, the displacement based design should also be done. The carrier systems of high rise buildings can be formed using very different systems. However, the carrier systems of high rise buildings generally have a core formed by the shear wall arms around the stairs, elevators and technical areas, and the coupling beams connecting these shear wall arms. The location and length of the shear walls constituting this core and the depth of the coupling beam change according to the limitation of the relative storey drift of the building and the comfort conditions under wind loads. In high rise structural systems formed by shear walls and coupling beams, the coupling beams can be subjected to large non-linear deformations under earthquake loads. Generally, non-linear strains are concentrated in these elements. Therefore, the performance of high-rise buildings with this type of load-bearing system under seismic loads generally depends on the behavior of the coupling beams. In addition, the coupling beams located between the rigid shear wall arms can crack even under wind loads. Many details have been studied in order to increase the performance of the coupling beams under lateral loads. The most common detail in practice is the diagonal reinforcement configuration in reinforced concrete deep coupling beams. In addition, the steel coupling beam detail formed between the reinforced concrete shear wall arms is frequently used in practice. However, it is difficult to manufacture these details in the field and prolongs the production times. The cost of constructing high rise buildings is considerably higher than the cost of a typical building structure. The fact that the nonlinear deformations of the coupling beams are high under earthquake loads, the damage is concentrated in these regions, the manufacturing of conventional coupling beams is difficult and time-consuming brings up the improvement of the design and performance of the coupling beams in high-rise structural systems formed by coupled wall. In recent studies, instead of reinforced concrete rigid coupling beams, the design of more flexible energy absorbing coupling beams has been discussed. In this thesis, it is suggested to use dampers instead of reinforced concrete coupling beams connecting the shear wall arms. A new viscoelastic damping (VCD) device developed for high rise buildings at the University of Toronto was used in this thesis. The first model is a high ductility shear wall system, in which 46 story reinforced concrete shear wall arms are combined with deep coupling beams, located in an area with high seismicity. In the second model, VCDs were used instead of the deep reinforced concrete coupling beams in the first model. In order to compare the performance of these two systems and to optimize the location and number of VCDs, nonlinear time history analyzes were performed. Analysis results of high rise buildings with two different systems were compared and examined.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation of diagonally reinforced coupling beams in terms of behavior, performance, and strengthening techniques
Diyagonal donatılı betonarme bağ kirişlerinin davranış, performans ve güçlendirme teknikleri bakımından deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
NAMIK ESER
Doktora
İngilizce
2024
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN ENGİN BAL
- Betonarme yüksek bir binanın tasarımı ve çelik bağ kirişlerin yapının sismik performansı üzerindeki etkisi
Structural design of a high-rise reinforced concrete building and the effects of steel coupling beams on seismic performance of the building
SEREN EREMRE
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH NECMETTİN GÜNDÜZ
- Sürtünmeye dayalı sönümleyiciler ile bağlı betonarme perde duvarlı yüksek binaların tasarımı
Design of tall buildings with friction damper coupled reinforced concrete shear walls
RAMAZAN AYAZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BARIŞ ERKUŞ
- 20 katlı betonarme bir yapının Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'ne göre tasarımı ve deprem performansının belirlenmesi
Design of 20 storey reinforced concrete building according to Turkish seismic code and determine of seismic performance
FERİT KÜRKÇÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUTLU DARILMAZ
- Farklı yüksekliğe sahip boşluklu perdeli betonarme yapıların deprem etkisindeki davranışlarının karşılaştırılması
Comparison of seismic behaviour of coupled shear wall reinforced concrete buildings with varying heights
MUHAMMET FATİH ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiKocaeli Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN AKPINAR