Geri Dön

Kafes sistem analojisine sahip hafif çelik tonoz yapıların öksetik tasarımı ve deprem performanslarının araştırılması

Investigation of the auxetic design and earthquake performance of lightweight steel vault structures with truss system analogy

PDF İndir

  1. Tez No: 959266
  2. Yazar: OĞUZHAN AKARSU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ABDULKADİR CÜNEYT AYDIN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Atatürk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 249

Özet

Amaç: Bu çalışmanın temel amacı, hafif çelik malzeme kullanılarak tasarlanmış farklı geometrik özelliklere sahip tonoz kabuklar ile delikli plaka yapıların, statik ve dinamik performans açısından karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesidir. Özellikle öksetik (negatif Poisson oranlı) boşluk geometrilerinin yapı elemanlarının sismik davranışına etkisi analiz edilerek, yapısal optimizasyonun sağlanabileceği parametrik stratejiler ortaya konmuştur. Yöntem: Araştırma kapsamında hem delikli plakalar hem de yarı silindirik tonoz kabuklar, çeşitli geometrik konfigürasyonlarla modellenmiştir. Sarsma tablası deneyleri ile ivme, hız ve deplasman verileri elde edilmiş; bu veriler wavelet spektrum analizi, spektral ivme değerlendirmesi ve modal analiz gibi yöntemlerle detaylandırılmıştır. Delik çapı, delik düzeni, yıldız formundaki boşluk açıları ve kabuk eğrilikleri parametrik olarak değiştirilmiş ve tüm modeller statik yükler ve 11 farklı gerçek deprem kaydı altında test edilmiştir. Bulgular: Elde edilen bulgular, delikli plakaların ve kabukların dinamik davranışlarının belirgin biçimde farklılaştığını göstermiştir. Öksetik boşlukların bulunduğu plaka sistemlerinde yerel deformasyonun çevresine yayılması ve titreşim enerjisinin daha geniş bir alana dağıtılması gözlenmiştir. Kabuk sistemlerde ise formun eğriliği ve H/B oranı, doğal frekansları ve modal kütle oranlarını doğrudan etkilemiştir. Wavelet analizi, plakaların yüksek frekanslı modlara daha duyarlı olduğunu, kabukların ise düşük frekanslı spektrumlarda yoğun enerji birikimi gösterdiğini ortaya koymuştur. Sonuç: Plaka ve kabuk sistemlerinin her biri kendine özgü avantajlar sunmakta olup, yapısal verimlilik açısından her iki sistemde de öksetik geometri kullanımı performansı artırmaktadır. Öksetik boşlukların dikkatli biçimde yerleştirildiği delikli plakalar, hem ağırlık azaltımı hem de sönüm kapasitesi açısından optimize edilmiş çözümler sunmaktadır. Tonoz kabuklar ise geometrik form avantajı ile titreşim davranışında üstünlük sağlamaktadır. Çalışma, farklı geometri ve taşıyıcı davranış tiplerine sahip sistemlerin, parametrik olarak karşılaştırılması açısından literatüre özgün katkı sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

Purpose: The main objective of this study is to comparatively evaluate the static and dynamic performance of vault shells and perforated plate structures with different geometric properties, designed using lightweight steel. In particular, by analyzing the effects of auxetic (negative Poisson's ratio) void geometries on the seismic behavior of structural elements, this research proposes parametric strategies for achieving structural optimization. Method: Within the scope of the research, both perforated plates and semi-cylindrical vault shells were modeled with various geometric configurations. Acceleration, velocity, and displacement data were obtained through shake table experiments; this data was subsequently analyzed using methods such as wavelet spectrum analysis, spectral acceleration evaluation, and modal analysis. The angles of star-shaped openings, the arrangement of voids, and shell curvatures were parametrically varied, and all models were tested under static loads and 11 different real earthquake records. Findings: The findings indicate that the dynamic behaviors of perforated plates and shells differ significantly. In plate systems with auxetic voids, it was observed that local deformation spreads to the surrounding area and that vibrational energy is distributed over a wider region. In shell systems, however, the curvature of the form and the H/B ratio directly affected the natural frequencies and modal mass ratios. Wavelet analysis revealed that plates are more sensitive to high-frequency modes, while shells exhibit intense energy accumulation in low-frequency spectra. Conclusion: Both plate and shell systems offer unique advantages, and the use of auxetic geometry in both systems enhances performance in terms of structural efficiency. Perforated plates with carefully positioned auxetic voids provide optimized solutions for both weight reduction and damping capacity. Vaulted shells, on the other hand, offer superior vibration behavior due to their geometric form. This study makes an original contribution to the literature by parametrically comparing systems with different geometries and load-bearing behaviors.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    439529

    Pressure analysis of wellbore using Lattice Boltzmann method

    Lattıce Boltzmann yöntemiyle kuyuiçi basınç analizi

    AMIR TOOSI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜRŞAT ALTUN

  2. Tez No

    774332

    Betonarme perdelerin çevrimsel davranışında kesme-eğilme etkileşiminin modellenmesi

    Modeling of shear-flexure interaction in cyclic behavior of reinforced concrete shear walls

    UTKU GÜLER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SADIK CAN GİRGİN

  3. Tez No

    335746

    Pervane aerodinamiği için girdap kafes uygulamaları

    Vortex lattice applications for propeller aerodynamics

    EMRE ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MAHMUT ADİL YÜKSELEN

  4. Tez No

    84923

    Uzay kafes sistemlerinin statik hesabı ve maliyet analizi

    The Static calculations and economic analysis of space grid trusses

    AHMET ARAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SİNAN ÇAĞDAŞ

  5. Tez No

    246090

    Düzlemsel kafes kiriş sistemlerinde düğüm deplasmanlarının Castigliano metodu ile bulunması

    Determination of nodel displacements of 2d truss system using Castigliano?s principle

    UĞUR ERDOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    İnşaat MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. CENGİZ DURAN ATİŞ

Geri Dön