A method for predicting axial forces of columns (VBEs) in steel plate shear walls
İnce levhalı çelik perdelerin kolonlarının eksenel kuvvetlerinin hesabı için bir metot
- Tez No: 979988
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CÜNEYT VATANSEVER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yüksek çelik yapılar, Çelik yapılar, İnelastik davranış, High steel structures, Steel structures, Inelastic behavior
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Deprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnce Çelik Levhalı Perdeler (İÇLP), sınır elemanlar ile çevrelenmiş ince levhalardan oluşan yatay yük taşıyıcı sistemlerdir. 70'li yıllardan beri Japonya, Kanada ve Amerika Birleşik Devletleri'nde ana yatay yük taşıyıcı sistem olarak kullanılmaktalardır. Fakat İÇLP'lerin tasarım felsefesi artık değişmiştir. Önceden kullanılan daha kalın levhalar bir de rijitleştirilerek burkulmaları engellenmekteydi. 1980'li yıllarda Kulak, Thorburn, Driver, Grondin ve diğerleri tarafından yapılan araştırmalar, levhaların burkulma sonrası kapasitelerinden faydalanılan yeni tasarım felsefesine yol göstermiştir. Bu araştırmalar İÇLP sistemlerinin davranışlarının, özellikle de depreme dayanıklı tasarım ile ilişkisinin daha iyi anlaşılmasına yardımcı olan birçok araştırma programına öncü olmuştur. Bu yeni tasarım felsefesine göre levhalar küçük yatay kuvvetler etkisinde burkulmakta, sınır elemanlar da burkulan levhada çekme şeritlerinin etkilerine karşı koyacak ve hatta onların akmasına dayanabilecek şekilde tasarlanmaktadırlar. İÇLP sistemi, akan çekme şeritleri sayesinde ciddi miktarlarda deprem enerjisini dağıtmaktadırlar. Bu sistemlerin yüksek başlangıç rijitlikleri ve sünek davranışları, sismik etkileri karşılamalarına olanak sağlamaktadır. İnce levhalı çelik perdeler, betonarme perdelere kıyasla çok daha ince, çok daha hafif ve imalatı daha hızlı olup daha sünek bir yapıya sahiptirler. Yeni binalarda kullanılabilecekleri gibi, mevcut binaların güçlendirilmesinde de kullanılabilirler. Kapasite tasarım prensiplerine göre İÇLP sistemlerinin sınır elemanları, akan çekme şeritlerinin etkilerine karşı koyabilecek şekilde tasarlanmalıdırlar. Her elamanın iç kuvveti, çekme şeritlerinin etkilerinin düşey ve yatay bileşenleri kullanılarak hesaplanabilir. Çekme şeritlerinin düşey etkileri, kolonlar için (VBE) oldukça yüksek eksenel kuvvetler hesaplanmasına sebep olmaktadır. Çok katlı uzun İÇLP'ler gibi, tüm yüksekliği boyunca akması olası olmayan sistemlerde kolonların kapasite tasarımı prensipleriyle tasarlanması sonucu gereğinden büyük boyutlarda kesitler ile karşı karşıya kalınabilir. Bu tezde, gereğinden büyük hesaplanan bu kesitlerin önüne geçmek ve gerçekçi tasarım yükleri elde edebilmek için, İÇLP'lerin kolonlarının eksenel yüklerinin hesaplanmasında kareleri toplamının karekökü yöntemine dayanan bir metot öne sürülmüştür. Bu çalışma için aynı kat planına sahip fakat farklı yüksekliklerde 3 ayrı örnek yapı; 6 katlı bina, 10 katlı bina ve 14 katlı bina ele alınmıştır. Bir açıklıktaki İÇLP çerçevesi kapasite tasarım prensipleri ve öne sürülen yöntem kullanılarak tasarlanmıştır. Daha sonra bu metot ve yapılan kabuller, geçmişte yaşanan depremler etkisinde çerçevelerin doğrusal olmayan zaman tanım alanında hesap yöntemi ile analiz edilmesi suretiyle kontrol edilmiştir. 3 farklı deprem kaydı ele alınmış, bu kayıtlar tasarım depremi için 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan depremi esas alan ivme tepki spektrumu ile, maksimum deprem için ise 50 yılda aşılma olasılığı %2 olan depremi esas alan ivme tepki spektrumu ile ayrı ayrı ölçeklenmiştir. Elde edilen ölçeklenmiş kayıtlar kullanılarak doğrusal olmayan zaman tanım alanında hesap yöntemi ile analiz yapılmış ve her bir elemanın iç kuvvetleri ve deplasmanları kaydedilmiştir. Elde edilen maksimum değerler ile elastik tasarımda kullanılan yükler kıyaslanmış ve göreli ötelemeler kontrol edilerek öne sürülen SRSS Methodu'nun uygulanabilirliği doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Steel Plate Shear Walls (SPSW) are lateral load resisting systems composed of a thin web plate that is surrounded by boundary elements. For more than three decades, they have been used as the principal lateral load resisting system of various buildings in Japan, Canada and United States. However, the design methodology of the SPSW buildings from 70's has shifted. Much thicker web plates used to be preferred and stiffened to prevent buckling. Early research of 1980's by Kulak, Thorburn, Driver, Grondin and others has led the way to a new design methodology that took advantage of post buckling capacity of the web plates. Their work paved the way for numerous research programs that aided in better understanding of the system, especially its relation to earthquake-resistant design. In this new design methodology, boundary members are designed allowing not just tension field action to develop but also yielding of the tension diagonals. SPSW systems can dissipate significant energy through yielding tension diagonals. Their high initial stiffness and ductile response make them suitable in resisting seismic loads. Steel plate shear walls have less structural wall thickness, less contribution to building weight, faster erection and higher ductility compared to concrete shear walls. They can be used in new buildings as well as for retrofitting of existing buildings. Capacity design principles dictate that boundary elements of SPSW systems must be designed with the ability to resist demands from yielding tension diagonals. Internal forces of each member can be calculated using horizontal and vertical components of the tension strips. Vertical components of tension strips result in considerably high axial load demands in VBEs. Unnecessarily large steel sections for VBEs may be calculated with capacity design for SPSWs that are unlikely to yield over their entire height, typically multi-story tall SPSWs. A method is proposed in this thesis to avoid possible overdesign and to obtain realistic design forces for VBEs using square roots of the sum of the squares, SRSS method. For the study, SPSWs are designed for 3 case study buildings with the exact same floor plan but with different building heights; 6 story building, 10 story building and 14 story building. One bay with SPSW is designed for each building, using capacity design principles and proposed method. This method and preliminary design assumptions are then tested with actual earthquake events of the past, by non-linear time history analyses (NLTHA) of case study frames. Each frame is modeled, analyzed, forces and displacements for every member are recorded. Data obtained from NLTHA is compiled and compared with elastic design forces and applicability of the proposed method, SRSS Method, is verified.
Benzer Tezler
- Eğilme, kesme ve eksenel basın etkisindeki kolonların kayma dayanım kapasitelerinin belirlenmesi için deneysel bir çalışma
An Experimental study for investigation the shear carrying capacity of columns under combined bending, shear and axial compression
İ.METE GERÇEK
- Deprem etkisindeki betonarme bir yapıda meydana gelen toptan göçme durumunun incelenmesi: 30 ekim 2020 İzmir depremi örneği
Investigation of total collapse in a reinforced concrete structure under earthquake effect: The case of 30 october 2020 İzmir earthquake
RECEP VARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN YÜKSEL
- An experimental study on the behavior of square short concrete columns confined with hybrid frpunder monotonic axial compression stress
Monotonik eksenel basınç yüklemesi altında hibrit liflipolimer malzeme ile sargılanmış kare beton kolonların davranışı üzerine deneysel bir çalışma
BILAL IBRAHIM MAJEED AL-OUBAIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN
- Lifli polimer ile güçlendirilmiş betonarme elemanların kapasite tahminine yönelik akıllı sistem uygulaması
Smart system application for capacity estimation of reinforced concrete elements reinforced with fibrous polymer
HÜSNA AÇIKEL ALTUNKARA
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSA HAKAN ARSLAN
- Çok katlı çelik çerçeve türü bir taşıyıcı sisteminde eski ve güncel yönetmelik uygulamalarının karşılaştırılması
Comparison of a multi storey steel structure system according to the old and the new building code applications
FATİH IRGAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MECİT ÇELİK