Prediction of response and damage of reinforced concrete joints through artificial intelligence techniques
Betonarme birleşim bölgelerinde tepki ve hasarın yapay zekâ teknikleri kullanılarak tahmini
- Tez No: 819947
- Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN BEKİROĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 252
Özet
Depreme dayanıklı betonarme yapı tasarımda çağdaş yaklaşım, yapıların öngörülebilir sünek hasar alması üzerine kurulmuştur. Deprem etkileri altında plastik şekildeğiştirmelerin kirişlerde oluşarak yeniden dağılımın, yüksek yerdeğiştirme taleplerini karşılayabilecek süneklik seviyelerine kadar sürdürülebilmesi sünek hasar mekanizmasının çalıştırılmasındaki en temel ilke olarak görülebilir. Kolonların taşıma gücü bakımından kirişlerden daha güçlü olarak tasarlanması, plastik şekildeğiştirmelerin kirişlerde oluşmasını sağlamak amacıyla ortaya konmuş ve birçok durumda anılan hasar mekanizmasının en güçlü güvencesi olarak kabul edilmiştir. Bunun yanında, çözümlemede ve tasarımda, büyük kesme kuvvetlerinin aktarıldığı betonarme kiriş-kolonların birleşim bölgelerinin doğrusal olmayan şekildeğiştirmeler yapmadığı kabul görmüştür. Birleşim bölgelerinde doğrusal olmayan şekildeğiştirmelerin oluşumunun, çerçevenin sünek tepkiler oluşturmasının önünde bir engel olduğu açıktır. Son yıllarda deneysel olarak gerçekleştirilen bazı çalışmalarda, çağdaş yönetmeliklerce ortaya konan şartların sağlanmadığı birleşimlerin yanında, bu koşulların sağlandığı çerçeve elemanlarında da doğrusal olmayan tepkilerin gelişebileceğine dair sonuçlara ulaşmıştır. Bu durum, gerek mevcut yapıların değerlendirilmesinde, gerekse yeni taşıyıcı sistemlerin tasarlanmasında yapılan hesaplarda birleşim bölgelerinde oluşan doğrusal olmayan şekildeğiştirmelerin göz önüne alınması gerekliliğini ortaya koymaktadır. Literatürde, birleşim bölgelerinde çevrimsel etkiler altında oluşan iç kuvvet ve şekildeğiştirmelerin kestirim için ortaya konan modeller iki farklı temel sınıfta incelenebilir. Bunlardan ilki, her biri farklı deney koşullarına sahip sınırlı sayıda deneysel çalışmaya ait sonuçların kalibrasyonda kullanıldığı ve tek eksende çalışan bir veya birden fazla yayın bir araya gelerek oluşturduğu süper-eleman olarak adlandırılan elemanların kullanıldığı modellerdir. İkinci sınıf ise, betonun ve donatının kıyasla daha gelişmiş sonlu eleman ve bünye bağıntıları kullanılarak temsil edildiği, düzlemde ve uzayda oluşturulan modellerdir. Her iki sınıftaki modeller incelenerek, yapı mühendisliğinde pratik değerlendirme ve tasarım uygulamalarında yer bulmamalarında etkili olduğu değerlendirilen nedenler ortaya konmuştur. Yapılan irdelemelerde, literatürde ortaya konmuş süper-elemanların, çevrimsel etkiler altındaki belli bir betonarme kolon-kiriş birleşim bölgesine ait doğrusal olmayan şekildeğiştirme tepkilerine kabul edilebilir yaklaşıklıkta benzetim kurabilme yetisinin, ilgili betonarme kolon-kiriş bölgesinin tek yönlü artımsal dönme-kesme kuvveti ilişkisinin önsel kestirimi ile doğrudan ilintili olduğu değerlendirilmiştir. Bu sebeple, herhangi bir birleşim bölgesi örneğini tanımlayan temel fiziksel değişkenleri girdi olarak kabul eden ve kayma şekil değiştirme-gerilme kestirimi yapan iki farklı model ileri sürülmüştür. Bunlardan ilki, literatürde sonuçları raporlanmış deneysel çalışmaların sonuçlarından faydalanan bir gelişmiş yapay sinir ağları modelidir. Aynı amaca hizmet eden ikinci bir kestirim modeli, güncel sonlu eleman tekniği kullanılarak oluşturulan sayısal benzetim modellerinden elde edilen kayma şekildeğiştirme-gerilme ilişkileri ile birleşim bölgesine ilişkin fiziksel değişkenler arasında yapılan doğrusal olmayan regresyon yoluyla oluşturulmuştur. Betonarme kolon-kiriş birleşim bölgelerinin çevrimsel etkiler altında dayanımda ve rijitlikte gösterdiği azalımın tahmini için ise baskın olmayan sıralama genetik algoritmayı kullanan bir kestirim modeli ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
The modern approach to design of earthquake resistant reinforced concrete structures is based on predictable ductile failure of structures. The most basic principle in the operation of the ductile damage mechanism is to maintain the redistribution of plastic strains in beams under earthquake effects up to ductility levels that can meet high displacement demands. The design of columns to be stronger than beams in terms of bearing capacity has been introduced in order to ensure that plastic deformations occur in beams and has been accepted as the strongest guarantee of the aforementioned damage mechanism in many cases. In addition, it has been accepted in the analysis and design that the joints of reinforced concrete beams-columns, where large shear forces are transmitted, do not produce nonlinear deformations. It is clear that the occurrence of nonlinear deformations in the joint regions is an obstacle to the ductile response of the frame. In recent years, some experimental studies have shown that nonlinear reactions may develop in frame members where these conditions are met, as well as in joints where the conditions set forth by modern codes are not met. This situation reveals the necessity of taking into account the nonlinear deflections occurring in the joints in the calculations performed both in the evaluation of existing structures and in the design of new structural systems. In the literature, the models proposed for the prediction of internal forces and deformations under cyclic effects in joint regions can be categorised into two different main groups. The first one is the models in which the results of a limited number of experimental studies, each with different experimental conditions, are used in calibration and the so-called super-elements, which are formed by one or more uniaxial springs are used. The second class of models is the plane and space models in which concrete and reinforcement are represented using more advanced finite element and constitutive relations. Both model classes are studied, and the reasons they are not commonly used in practical structural engineering evaluation and design applications are revealed. It has been evaluated that the ability of the super-elements presented in the literature to simulate with acceptable approximation the nonlinear strain responses of a given reinforced concrete column-beam joint region under cyclic effects is directly related to the a priori estimation of the unidirectional incremental rotation-shear force relationship of the relevant reinforced concrete column-beam region. Due to this, two distinct models have been introduced which take the fundamental physical variables of any joint region sample as input and estimate shear strain-stress. The first one is an advanced artificial neural network model that utilises the results of experimental studies reported in the literature. A second prediction model, which serves the same purpose, is constructed by nonlinear regression between shear strain-stress relationships obtained from numerical simulation models using advanced finite element techniques and physical variables related to the joint region. Utilizing a non-dominated sorting genetic algorithm, scalars based on the joint type have been proposed to estimate the reduction in strength and stiffness of reinforced concrete column-beam joints under cyclic effects.
Benzer Tezler
- Correlations between ground motion intensity measures and structural response parameters through nonlinear dynamic analyses
Yer hareketi şiddet ölçütleri ve yapısal davranış parametreleri arasındaki korelasyonların doğrusal olmayan dinamik analizler yardımıyla bulunması
UFUK HANCILAR
Doktora
İngilizce
2009
Deprem MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESER DURUKAL
- 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
- Seismic performance evaluation of reinforced concrete frames infilled with autoclave aerated concrete masonry
Gaz beton kağir dolgu duvarlı betonarme çerçevelerin sismik performans değerlendirmesi
UMAIR AHMED SIDDIQUI
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Deprem MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. HALUK SUCUOGLU
PROF. DR. AHMET YAKUT
- Öngerilmeli inşaat elemanlarında gerilme analizi
Stress analysis in prestressed structural elements
ABDULLAH DÖNMEZ
Doktora
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİYA ABDULALIYEV
DOÇ. DR. ŞENOL ATAOĞLU
- Nonlinear response modeling of low-rise structural walls
Bodur perde duvarların doğrusal olmayan davranışlarının modellenmesi
SİMON KARABULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KUTAY ORAKÇAL