Seismic behavior and design of steel plate shear walls with beam-connected plates
Kirişe bağlı plakalı çelik perde duvarların sismik davranışı ve tasarımı
- Tez No: 924311
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. PATRICIA M. CLAYTON
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The University of Texas at Austin
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 191
Özet
Çelik perde duvarlar (ÇPD), yüksek süneklik, stabil histeretik davranış ve yüksek yatay rijitliğe sahip güvenilir bir yapısal sistem olarak bilinir. Bir ÇPD'nin temel yatay yük taşıyan elemanları, dört kenarına kolonlar ve kirişler ile bağlı ince çelik levhalardır (gövde levhaları). Çekme alanı olarak bilinen bir mekanizma nedeniyle, gövde levhaları kolonları çeker ve yatay ötelenme sırasında kolonlarda önemli miktarda eğilme talebi oluşturur. Kirişle bağlantılı gövde levhalı ÇPD (K-ÇPD), kolonların gövde levhalara bağlanmadığı ve çekme alanı etkisinden kaynaklanan kolon eğilme taleplerinin ortadan kaldırıldığı geleneksel K-ÇPD'lere alternatif bir konfigürasyondur. Gövde levhalarının sınır koşullarındaki fark nedeniyle, K-ÇPD'lerin davranışı geleneksel ÇPD'lerden farklıdır. K-ÇPD'lerin sismik davranışını incelemek amacıyla üç aşamalı bir sayısal çalışma yapılmıştır. İlk aşamada, doğrulanmış sonlu eleman modelleri kullanılarak kirişe bağlı gövde levhasının davranışını karakterize etmek için parametrik bir çalışma yapılmış ve kirişe bağlı gövde levhalarının yatay yük altındaki döngüsel davranışını simüle etmek için basitleştirilmiş bir model önerilmiştir. İkinci aşamada, gövde levhası ve kiriş tasarım denklemleri önerilmiş ve bu denklemler kullanılarak farklı geometrik özelliklere sahip on sekiz K-ÇPD, depremselliği az bölgeler için tasarlanmıştır. K-ÇPD'ler, sismik performanslarını değerlendirmek için yer hareketlerine tabi tutulmuştur. Kavram kanıtı çalışmasının sonuçları, K-ÇPD'lerin düşük ve orta sismik bölgeler için cazip bir taşıyıcı sistem olacağını göstermiştir. Üçüncü aşama, K-ÇPD kolonlarının davranışına odaklanmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında dikkate alınan K-ÇPD kolonları, kolon davranışını ayrıntılı bir şekilde incelemek için daha sofistike modelleme teknikleri kullanılarak yeniden modellenmiştir. Sonuçlar, katlar arası göreli ötelenmeler nedeniyle kolon dönmeleri sonucu ortaya çıkan kolon eğilme taleplerinin, eksenel yük talepleri tasarım eksenel yüklerin altında olsa bile bazı durumlarda kolon stabilite sorunlarına yol açtığını göstermiştir. Daha sonra, izole edilmiş kolonlar üzerinde yapılan bir parametrik çalışma ile bu eğilme taleplerinin kolon burkulma dayanımına olan etkisi niceliksel olarak değerlendirilmiştir. Göreli ötelemeye bağlı moment talepleri nedeniyle kolon burkulma dayanımındaki azalmayı tahmin etmek için ampirik bir denklem önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
Steel plate shear walls (SPSW) are a reliable lateral force-resisting system with high ductility, stable hysteretic response, and high lateral stiffness. The main lateral force-resisting elements of a SPSW are thin steel infill plates (web plates) that are connected to columns and beams on four edges. Due to a mechanism called tension field action, web plates pull in columns and induce significant flexural demands in columns when the system undergoes a lateral sway. Steel plate shear walls with beam-connected web plates (B-SPSW) are an alternative configuration to conventional SPSWs where columns are detached from web plates to eliminate column flexural demands resulting from tension field action. Due to the difference in the boundary conditions of web plates, the behavior of B-SPSWs is different than conventional SPSWs. A three-phase numerical study has been undertaken to investigate the seismic behavior of B-SPSWs. In the first phase, a parametric study was conducted to characterize beam-connected web plate behavior using validated finite element models and a simplified model was proposed to simulate cyclic behavior of beam-connected web plates under lateral loading. In the second phase, web plate and beam design equations were proposed and eighteen B-SPSWs possessing different geometric characteristics were designed for a low-seismic site using these equations. The B-SPSWs were subjected to ground motions to assess their seismic performance. The results of the proof-of-concept study indicated that B-SPSWs would be an attractive alternative lateral force-resisting system for low- and moderate-seismic regions. The third phase focused on the behavior of B-SPSW columns. The columns of the B-SPSWs considered in the second phase of the study were remodeled adopting more sophisticated modeling techniques to study the column behavior in detail. The results indicated that column flexural demands resulting from column rotations at floor levels due to differential interstory drifts caused column stability problems for some cases even if the axial load demands were below the design axial loads. Then a parametric study was conducted on isolated columns to quantify the effect of these flexural demands on column buckling strength. An empirical equation was proposed to estimate the reduction in the column buckling strength due to the moment demands associated with differential lateral drifts that are not considered in the design stage.
Benzer Tezler
- Mevcut betonarme binaların burkulması önlenmiş çaprazlar (BÖÇ) ile davranış kontrollü güçlendirilmesi
Response control retrofit of existing RC buildings using buckling restrained braces (BRB)
AHMET BAL
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- Çelik plakalı perde duvar sistemleri
Steel plate shear walls
HALİL FURKAN TAŞTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER TUĞRUL TURAN
DOÇ. DR. BARLAS ÖZDEN ÇAĞLAYAN
- Nonlinear analysis of steel buildings with steelplate shear walls
Çelik plakalı perde duvarlı çelik binaların doğrusalolmayan analizi
ADAM SAAB NAJIM NAJIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat MühendisliğiGaziantep Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA METE GÜNEYİSİ
- Çelik çaprazlı sistemlerle çelik plaka perde duvarların yatay yükler altında incelenmesi
Studying steel braced frames and steel shear walls under the lateral loads
İZZET EFE YÜZEREROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NESRİN YARDIMCI
- Düşük süneklikli betonarme çerçevelerin güçlendirilmesinde ince çelik levhaların kullanımı
Use of thin steel infill plates for seismic retrofit of low ductile reinforced concrete frames
EKİN ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER