Energy based design of a system combined of damper and displacement controller for seismically excited structures
Deprem etkisi altındaki yapılar için sönümleyici ve deplasman sınırlayıcılı bir sistemin enerji esaslı tasarımı
- Tez No: 838731
- Danışmanlar: PROF. DR. NORIO INOUE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Tohoku University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deprem ve Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Sönümleyiciler yapıların sismik tepkisini azaltmak için etkili bir şekilde kullanılır. Bir yapıdaki sönümleyicilerin işlevi, yer hareketlerinden gelen girdi enerjisini dağıtmak ve böylece yapı elemanlarını hasarsız veya az hasarlı seviyede tutmaktır. Bununla birlikte, elastik çok katlı bir yapıdaki rijitlik düzensizliğinden kaynaklanan zayıf kat gibi düzensizlik durumları, yapı şiddetli yer hareketine maruz kaldığında aşırı yer değiştirmeye neden olabilir. Her katta viskoz sönümleyicilerin kullanılmasının yer değiştirmeleri azalttığı iyi bilinmektedir, ancak zayıf katta yine de büyük katlar arası yer değiştirmeler olacaktır, bu da katlar arasında üniform olmayan katlar arası yer değiştirme dağılımına neden olur. Bu durumu önlemek için zayıf katta, pekleşmeli çevrimsel kuvvet-deplasman ilişkisine sahip bir deplasman sınırlayıcı cihaz, viskoz sönümleyici ile birleştirilmiştir. Sınırlayıcı kullanmanın amacı, ivme ve kat kesme kuvvetinde önemli değişiklikler olmaksızın, katlar arası düzgün deplasman dağılımı elde etmek için zayıf katın hareketini kısıtlamaktır. Bu noktadan hareketle“birleşik enerji sönümleme sistemi”olarak da adlandırılabilecek viskoz sönümleyiciler ve yer değiştirme kontrol sınırlayıcıları bir arada kullanılarak birçok farklı yapısal parametre ve koşullar üzerinden incelenmiştir. Dinamik analizler için özel bir analitik model geliştirilmiş ve hareket denklemi, çerçevenin merkezleme kuvvetini, viskoz sönümleyicileri ve yer değiştirme kontrol sınırlayıcısını da içerecek şekilde değiştirilmiştir. Gerekli viskoz sönümleme katsayısının belirlenmesi için enerji bazlı bir sönümleyici tasarım yöntemi de önerilmiştir. Tasarım yöntemi için kullanılan parametreler, farklı girdi verileriyle yapılan çeşitli analizler yoluyla elde edilmiştir. Sönümleyici tasarımı ile çok katlı bir yapının sismik deplasman tepkisinin hedeflenen katlar arası göreli deplasman değerine düşürülmesi beklenmektedir. Ayrıca, önerilen birleşik enerji sönümleme sistemi, elastik olmayan çok katlı bir bina modelinin rijitliğindeki düzensizliği telafi etmek için kullanılmıştır. Doğrusal olmayan durum parametrelerinin doğrusal özelliklerden yararlanarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla elastik ve elastik olmayan durumlar arasındaki ilişki araştırılmış ve bir periyot azaltma faktörü tanımlanmıştır. Önerilen birleşik enerji sönümleme sisteminin tasarımı elastik duruma benzer şekilde yapılmıştır. Doğrusal olmayan çok katlı bir yapının düşük kat kesme dayanımını telafi etmek için, yine önerilen birleşik enerji sönümleme sistemi uygulanmıştır. Akma sonrası yapının kapasitesinin düşük olması, aşırı deplasmana ve deplasman dağılımında düzensiz şekle neden olur. Önerilen enerji sönümleme sisteminin kullanılmasındaki amaç yapının düşük kapasitesini telafi etmektir. Bu nedenle her katta deplasman kontrollü sınırlayıcı ile birlikte kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Dampers are effectively used to reduce seismic response of structures. The function of dampers in a structure is to dissipate the input energy from ground motions and thereby, keeping the structural members undamaged or with minor damage. However, irregularity situations, e.g., a weak-story caused by stiffness irregularity in an elastic multi-story structure, may have excessive displacement, when the structure is subjected to a severe ground motion. The use of viscous-dampers on each story is well known to reduce the displacements but the weak-story will still have a large inter-story displacement, which causes a non-uniform inter-story displacement distribution among the stories. To prevent this, on the weak-story, a displacement controller device with a force-displacement relationship of hardening type hysteresis (which is called a limiter) was combined with viscous-damper in this study. The target of using a limiter is to restrict the movement of the weak-story to obtain uniform inter-story displacement distribution, without significant changes in acceleration and inertial force. Starting from this point, viscous-dampers and displacement controlling limiters are used together which can also be called as a“combined energy dissipation system”and investigated through several different structural parameters and conditions. A special analytical model was developed for the dynamic analyses and the equation of motion was modified, in order that it may include the restoring force of the frame, viscous-dampers and the displacement controlling limiter as well. An energy-based damper design method is also proposed to determine the necessary viscous damping coefficient. The parameters used for the design method were obtained through several analyses with different input data. By the damper design, seismic displacement response of the multi story structure is expected to be reduced to the target inter-story displacement value. Moreover, proposed combined energy dissipation system was used to compensate the irregularity in the stiffness of an inelastic multi-story building model. Inelastic case parameters are intended to be evaluated from elastic properties. For such purpose relation between elastic and inelastic cases were investigated and a period reduction factor was defined. The design of proposed combined energy dissipation system was made in a similar way to the elastic case. Proposed combined energy dissipation system was also applied to compensate the low story-shear-strength of an inelastic multi-story structure. After yielding, low capacity of the structure causes exceeding displacement and irregular shape in the displacement distribution. Target of using the proposed energy dissipation system is to compensate the low capacity of the structure. Therefore displacement controlling limiter was used on every story.
Benzer Tezler
- Deprem etkilerine karşı geliştirilen pasif ve aktif kontrol sistemleri
Başlık çevirisi yok
MELTEM ŞAHİN
- Deprem etkisindeki yapılarda aktif ve pasif kontrol sistemlerinin uygulanması
Başlık çevirisi yok
BARIŞ SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ
- Influence of the suspended pendulum on the dynamic behavior of structures
Asılı sarkacın yapının dinamik davranışı üzerine etkisi
SEYED REZA JAFARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiAfet Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN BULUT
- Pasternak zemini üzerinde ani ve hareketli yüke maruz dikdörtgen kalın kompozit bir plakanın dinamik analizi
Dynamic analaysis of a rectangular thick composite plate resting on a pasternak foundation subjected to sudden and moving load
REHA GÜRSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- A comparative study on inelastic seismic demands of friction damped and based isolated structures
Sürtünme sönümleyicili ve taban izolatörlü yapıların elastik ötesi sismik talepleri üzerine karşılaştırmalı bir çalışma
AHMET HİLMİ DERİNGÖL
Doktora
İngilizce
2020
Deprem MühendisliğiGaziantep Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA METE GÜNEYİSİ