An investigation of the implementation of absorbing boundary conditions in soil-structure interaction modeling
Yapı-zemin etkileşiminin modellenmesinde yutucu sınır koşullarının uygulanmasının incelenmesi
- Tez No: 917925
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF AYVAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Yarı sonsuz veya sonsuz ortamların modellenmesi, yapı-zemin etkileşimi analizinde temel bir zorluktur. Geleneksel alan kesme yöntemleri yaygın olarak kullanılsa da, yüksek hassasiyet elde etmek için geniş alan boyutlarına ihtiyaç duyar ve bu da hesaplama süresini artırır. Bu nedenle, doğruluktan ödün vermeden hesaplama alanını küçültmek kritik bir gereksinimdir. Bu soruna çözüm olarak, bu tezde iki gelişmiş metodoloji sunulmaktadır: Sonsuz Elemanlar ve Mükemmel Eşleşen Ayrık Katmanlar (PMDL'ler). Bu araştırmada, yarı sonsuz ve sonsuz ortamların doğru bir şekilde modellenmesi için Bessel fonksiyonlarına dayanan yeni bir statik sonsuz eleman geliştirilmiştir. Geliştirilen eleman OpenSees ortamına eklenmiş ve düzlem ile eksenel simetri problemleri kullanılarak doğrulanmıştır. Ayrıca, Lysmer ve Kuhlemeyer'in formülasyonuna ve zemin sütun elemanına dayalı dinamik bir sonsuz eleman formülasyonu tanıtılmış ve ABAQUS'ta bulunan sonsuz eleman kullanılarak doğruluğu test edilmiştir. Çalışma, ayrıca OpenSees'e eklenen ve genişletilmiş modelleme yoluyla doğrulanan Mükemmel Eşleşen Ayrık Katman elemanının formülasyonunu sunmaktadır. Sismik analizleri kolaylaştırmak için PMDL tabanlı simülasyonlara gerçekçi sismik girdiler sağlamak amacıyla Alan Azaltma Yöntemi (DRM) OpenSees'e entegre edilmiştir. PMDL'leri kullanarak tünel analizini kolaylaştırmak için Microsoft C# .Net'te bir grafik kullanıcı arayüzü (GUI) tasarlanmıştır. Önerilen elemanların etkinliğini değerlendirmek için bir dizi örnek yürütüldü. Bulgular, Bessel fonksiyonuna dayalı sonsuz elemanın yarı uzay ve tam uzay ortamlarının statik analizi için etkili olduğunu doğrulamaktadır. Dinamik sonsuz elemanın, dinamik analizler için başarılı olduğunu kanıtlarken, PMDL, sınırlarda yansıyan dalgaları emmede sağlamlık göstermektedir. Dinamik sonsuz eleman, PMDL modelinden daha az hesaplama süresi ve bellek gerektirse de, PMDL modeli, genişletilmiş modelden elde edilenlerle yakından uyumlu, oldukça doğru sonuçlar sunar. Bu çalışma, inşaat mühendisliği uygulamalarında sınırsız alanların etkili ve doğru bir şekilde modellenmesi için sağlam metodolojiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Modeling half-space or full-space media is a fundamental challenge in soil-structure interaction analysis. Traditional domain truncation methods are commonly used but necessitate large domain sizes to achieve precision, which in turn increases computational time. Reducing the computational domain while maintaining accuracy is essential. To address this, this thesis introduces two advanced methodologies: Infinite Elements and Perfectly Matched Discrete Layers (PMDLs). In this research, a new static infinite element based on the Bessel function for accurately modeling half-space and full-space media is developed. The element is implemented in OpenSees and verified against plane and axisymmetric problems to demonstrate its effectiveness. Additionally, a dynamic infinite element formulation incorporating Lysmer and Kuhlemeyer's dashpot and a soil column element is introduced and validated using ABAQUS's built-in infinite element. The study also presents the formulation of the Perfectly Matched Discrete Layer element, which is implemented in OpenSees and validated through extended modeling. To facilitate seismic analysis, the Domain Reduction Method (DRM) is integrated into OpenSees, allowing realistic seismic inputs for PMDL-based simulations. A graphical user interface (GUI) is designed in Microsoft C# .Net to streamline tunnel analysis using PMDLs. A series of examples were conducted to evaluate the effectiveness of the proposed elements. The findings confirm that the Bessel function-based infinite element is effective for the static analysis of half-space and full-space media. The dynamic infinite element has proven successful for dynamic analyses, while the PMDL demonstrates robustness in absorbing reflected waves at boundaries. Although the dynamic infinite element requires less computational time and memory than the PMDL model, the PMDL model delivers highly accurate results that closely align with those obtained from the extended model. This study provides robust methodologies for efficient and accurate modeling of unbounded domains in civil engineering applications.
Benzer Tezler
- Seismic performance of tunnel in liquefiable soil
Sıvılaşabilen zemin tüneli sismik performansı
MOHSEN FATHIEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- Entegre mast yapısının gemi radar kesit alanı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of integrated mast module impacts on radar cross section of a battleship
SEYHAN ÇAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA HELVACI
- Khasab — Tibat (Umman) sahil yolu şevlerinde kaya düşmesiriski azaltma yöntemlerinin araştırılması
Investigation of rockfall risk reduction methods on Khasab-Tibat (Oman) coastal road slopes
ZUHAL SOYLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YILMAZ MAHMUTOĞLU
- Ev tipi ürünlere entegre ısı pompalı atmosferik su jeneratörü tasarımı
Household appliance integrated heat pump atmospheric water generator design
SERKAN SOLMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Gece soğutmasının bina ısıl performansına etkilerinin saatlik analiz programı ile incelenmesi
Investigation of the effects of night cooling on building thermal performance with hourly analysis program
İSMAİL ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAKAN