Bağ kirişli perde sistemlerde değiştirilebilir bağ kirişi ve metalik akma tipi sönümleyicilerin deprem performansının değerlendirilmesi
Evaluation of the seismic performance of replaceable coupling beams and metallic yielding dampers in coupled shear wall system
- Tez No: 995392
- Danışmanlar: PROF. DR. KUTLU DARILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deprem ve Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde artan nüfus, kent içi alanların sınırlılığı ve teknolojik gelişmeler, çok katlı yapıların yaygın şekilde tercih edilmesine neden olmuştur. Malzeme teknolojilerindeki gelişmeler, bilgisayar destekli analiz yöntemlerinin olgunlaşması ve performans esaslı tasarım anlayışının benimsenmesiyle birlikte yüksek yapı mühendisliği daha analitik ve güvenilir bir yapıya kavuşmuştur. Bu yapılarda deprem etkisi kritik bir tasarım parametresi olup, yatay taşıyıcı sistemlerin doğru seçimi yapı güvenliği açısından belirleyicidir. Betonarme perdeler, yüksek yapılarda başlıca yatay taşıyıcı elemanlar olup, deprem enerjisinin karşılanmasında yüksek rijitlik ve dayanım sağlarlar. Ancak, mimari gereklilikler nedeniyle perde elemanlarda kapı, pencere, asansör boşluğu gibi açıklıkların bulunması çoğu zaman kaçınılmazdır. Bu tür durumlarda, açıklıkların bağ kirişi ile birleştirilmesiyle oluşturulan bağ kirişli perde sistemler kullanılmaktadır. Bağ kirişleri, iki perde arasında yatay kuvvet aktarımını sağlayarak sistemin sünekliğini artıran kritik elemanlardır. Deprem mühendisliğinde son yıllarda yalnızca yapısal güvenliği değil, aynı zamanda fonksiyonel sürekliliği ve deprem sonrası kullanım performansını esas alan Resilience-based Earthquake Design Initiative (REDi) yaklaşımı ön plana çıkmaktadır. REDi metodolojisi; onarım süresi, işlev kaybı, ekonomik etkiler ve sürdürülebilirlik gibi çok boyutlu performans kriterlerini dikkate alarak yapısal performansı bütüncül bir çerçevede değerlendirmektedir. Bağ kirişli perde sistemlerde REDi yaklaşımı, hasarın kontrollü biçimde bağ kirişlerinde yoğunlaşmasını, perde elemanlarının elastik sınırlar içinde kalmasını ve deprem sonrası hızlı onarımın mümkün olmasını hedeflemektedir. Özellikle çelik bağ kirişleri ve metalik akma tipi sönümleyiciler, deprem enerjisinin tekrarlı yüklemeler altında kararlı biçimde tüketilmesini sağlayarak sistemin toparlanabilirlik ve sürdürülebilirlik performansını önemli ölçüde artırmaktadır. Bu tez çalışması, REDi yaklaşımının temel prensiplerinden esinlenerek bağ kirişli perde sistemlerde hasarın yönetilebilir elemanlarda lokalize edilmesi ve sistemin deprem sonrası kullanım sürekliliğinin artırılması amacıyla farklı bağ kirişi çözümlerinin deprem davranışı üzerindeki etkilerini incelemektedir. Bu kapsamda yalnızca deprem yükleri dikkate alınmış, rüzgâr yükleri mega yapı ölçeği dışında kalan binalarda sismik tasarım açısından ikinci planda kaldığı için çalışma kapsamına alınmamıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, bağ kirişli perde sistemlerin modellenmesine yönelik dört farklı sonlu eleman modeli oluşturulmuş ve SAP2000 programı ile analiz edilmiştir. Böylece analiz süresi, veri hacmi ve doğruluk açısından en uygun modelleme yaklaşımı belirlenmiştir. Ardından, betonarme perde ve yapısal çelik I profilden oluşan referans yapı doğrultusunda tasarlanan bağ kirişli sistemlerde doğrusal olmayan itme analizi ve doğrusal olmayan zaman tanım alanı analizleri gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında üç farklı bağ kirişi çözümü değerlendirilmiştir: 1. Betonarme bağ kirişli perde sistemi 2. Yapısal çelik bağ kirişli hibrit perde sistemi 3. Metalik akma tipi sönümleyicili bağ kirişli hibrit perde sistemi Analiz sonuçları özetle şu bulguları ortaya koymuştur: • Betonarme bağ kirişli sistem: Betonarme bağ kirişlerinin yüksek kesme talepleri altında gevrek davranış sergilediği, düşük enerji tüketim kapasitesi nedeniyle hasarın perde uç bölgelerine aktarıldığı ve perdelerde belirgin plastikleşme meydana geldiği tespit edilmiştir. • Çelik bağ kirişli sistem: Çelik bağ kirişlerinin sünek davranışı sayesinde enerji sönümleme kapasitesi artmış, ilk plastikleşme bağ kirişlerinde oluşmuştur. Ancak yüksek deprem etkileri altında perde uç bölgelerinde hasar kaçınılmaz hâle gelmiştir. • Metalik akma tipi sönümleyicili sistem: Sönümleyicilerin histeretik enerji tüketimi sayesinde deprem talepleri önemli ölçüde azalmış, perdelerde plastikleşme büyük oranda sınırlandırılmış ve katlar arası ötelenmeler düşmüştür. Bu model en yüksek performansı sunmuş ve deprem sonrası onarılabilirlik bakımından en avantajlı çözüm olarak öne çıkmıştır. Sonuç olarak çalışma, bağ kirişli perde sistemlerde geleneksel çözümlere kıyasla çelik bağ kirişlerinin daha yüksek süneklik sunduğunu, ancak modern deprem mühendisliğinde en etkin çözümün metalik akma tipi sönümleyicilerle donatılmış bağ kirişli sistemlerin olduğunu ortaya koymuştur. Metalik akma tipi enerji sönümleyici kullanımının sağlamış olduğu deneysel olarak saptanmış olan karakteristik çevrimsel hareket ile enerjiyi sönümlediği ve hasarı lokalize ederek, yapısal hasarı yönetilebilir düzeyde tuttuğu ve REDi yaklaşımının hedeflediği yüksek dayanıklılık–hızlı toparlanma kriterlerini en iyi karşılayan çözüm olduğu görülmüştür
Özet (Çeviri)
Rapid population growth, limited urban land availability, and advancements in construction technology have contributed to the widespread use of multi-story buildings. As performance-based design philosophies, improved material technologies, and sophisticated computer-aided analysis tools have matured, the design and assessment of structural systems have become more analytical and reliable. Among the lateral load-resisting elements, reinforced concrete shear walls play a primary role in providing stiffness and strength under seismic actions. However, architectural requirements often necessitate openings for doors, windows, or elevator shafts, making coupled shear wall systems with link beams an indispensable solution. Link beams ensure force transfer between adjacent wall piers and enhance the overall ductility of the system. In contemporary earthquake engineering, the Resilience-based Earthquake Design Initiative (REDi) has gained prominence as it emphasizes not only structural safety but also functional continuity, post-earthquake reparability, downtime, economic losses, and sustainability. Within the context of coupled wall systems, the REDi framework aims to concentrate damage in replaceable or repairable components—primarily the link beams—while maintaining the shear wall piers within elastic or near-elastic ranges, thereby enabling rapid post-event recovery. In this regard, steel link beams and metallic yielding dampers have been shown to provide stable hysteretic energy dissipation under cyclic loading, significantly improving overall resilience and sustainability performance. This thesis investigates the seismic behavior of different link-beam configurations with the objective of localizing damage in controllable components and enhancing post-earthquake functionality, inspired by the fundamental principles of the REDi approach. The study focuses solely on seismic loads, as wind actions are secondary for structures that do not fall within the mega-tall building category. In the first phase of the study, four distinct finite element modeling strategies for coupled shear wall systems were developed and analyzed using SAP2000 to identify the most efficient modeling approach in terms of computational effort, data fidelity, and accuracy. Subsequently, a reference structure consisting of reinforced concrete shear walls coupled by either reinforced concrete or steel I-section link beams was analyzed using nonlinear static (pushover) and nonlinear time-history procedures. Three different link-beam configurations were evaluated: 1. Reinforced concrete link-beam coupled wall system 2. Hybrid coupled wall system with structural steel link beams 3. Hybrid coupled wall system incorporating metallic yielding dampers as link elements The primary findings are summarized as follows: • Reinforced Concrete Link Beams: These elements exhibited brittle behavior under high shear demands, resulting in limited energy dissipation capacity. Damage shifted toward the shear wall boundary regions, leading to pronounced plasticity in the wall piers. • Steel Link Beams: Owing to their ductile hysteretic behavior, steel link beams increased the energy dissipation capacity and ensured that initial yielding occurred within the beams. However, under more severe seismic demands, plasticity in the shear wall boundary zones remained unavoidable. • Metallic Yielding Damper Link Systems: These systems demonstrated the highest performance. The stable hysteretic energy dissipation of metallic dampers significantly reduced seismic demands, restricted plasticity formation in the wall piers, and led to reduced interstory drifts. This configuration proved to be the most advantageous solution in terms of reparability and resilience. In conclusion, the study shows that while steel link beams provide superior ductility compared to traditional reinforced concrete alternatives, the most effective solution for achieving modern resilience-based design objectives is the integration of metallic yielding dampers. Their experimentally validated stable cyclic behavior enables concentrated and manageable damage, mitigates structural degradation, and aligns closely with the REDi framework's goals of enhanced robustness and rapid post-earthquake recovery.
Benzer Tezler
- Boşluklu betonarme perdelerde bağ kirişi davranışlarının irdelenmesi ve yeni mekanik sistemlerin önerilmesi
Investigation of coupling beam behavior in reinforced concrete coupled shear walls and recommendation of novel mechanical systems
HASAN SESLİ
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HÜSEM
- Experimental and analytical investigation of post-tensioned hybrid rocking coupled shear walls
Ardgermeli hibrit dönerek hareket eden bağ kirişli perde duvar sistemleri üzerine deneysel ve analitik araştırma
ARASTOO KHAJEHDEHI
Doktora
İngilizce
2026
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN YÜKSEL
- Sismik titreşimler altında betonarme perde ve çerçeve sistemlerin doğrusal olmayan stokastik analizi
Non-linear stochastic analysis of 3D reinforced-concrete shear wall-frame structures under seismic excitation
BEYZA TAŞKIN
- Perde-çerçeve betonarme sistemlerde deprem etkisi altında doğrusal olmayan davranışın incelenmesi
Nonlinear behavior of reinforced concrete dual structural systems subjected to earthquake excitation
MEHMET BURAK YILMAZ
Doktora
Türkçe
2014
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKAİ CELEP
- The effect of coupling ratio on nonlinear behavior of coupled shear walls
Bağ kiriş katkı oranının boşluklu perdelerin doğrusal olmayan davranışına etkisi
AHMET EMRE TOPRAK
Doktora
İngilizce
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA GÜLTEN GÜLAY
YRD. DOÇ. DR. İHSAN ENGİN BAL