Investigation of different column shapes model under lateral forces
Yanal kuvvetler altında farklı kolon şekilleri modelinin incelenmesi
- Tez No: 999173
- Danışmanlar: PROF. DR. SEPANTA NAİMİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kolonlar, dikey ve yanal kuvvetleri destekleyen birincil yük taşıyıcı elemanlar olarak hizmet verdikleri için, herhangi bir yapısal sistemdeki en kritik bileşenlerden biridir. Bir yapının performansı ve güvenilirliği, kolonların yükleri temele güvenli bir şekilde aktarmadaki verimliliğine büyük ölçüde bağlıdır. Temel rollerine rağmen, yapı mühendisliğindeki en büyük zorluklardan biri, nispeten basit ve pratik koşullar altında en yüksek yükleri taşıyabilecek ve aynı zamanda yapısal bütünlüğü ve malzeme verimliliğini sağlayabilecek en uygun kolon şekillerini belirlemek ve optimize etmektir. Bu çalışma, farklı yük senaryoları altında mekanik davranışlarını ve yapısal performanslarını belirlemek için çeşitli kolon kesit şekillerini incelemeyi ve analiz etmeyi amaçlamaktadır. Araştırma, performansı ve malzeme kullanımını iyileştirmek için uygulanabilir alternatifler olarak önerilen L ve T kesitli kesitler gibi özel şekillendirilmiş kolonlarla geleneksel betonarme kolonları karşılaştırmaya odaklanmaktadır. Araştırma, farklı kolon geometrilerinin yapısal davranışını değerlendirmek için ANSYS simülasyon yazılımını kullanan sonlu elemanlar analizini (FEA) içermektedir. Metodoloji iki ana analitik aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, her kolon şeklinin yatay kuvvetler altındaki yer değiştirme tepkisini ölçmek için rüzgar veya sismik aktivite gibi gerçek dünya koşullarını simüle eden bir yanal yük analizi gerçekleştirilir. İkinci aşama, kolonların titreşim özelliklerini, özellikle doğal frekanslarını ve mod şekillerini inceleyerek dinamik davranışlarını değerlendiren modal analizi içerir. Simülasyonlardan elde edilen sonuçlar, geleneksel olmayan kesitlere sahip özel olarak tasarlanmış beton kolonların, standart dikdörtgen veya kare kolonlara kıyasla daha gelişmiş performans sergilediğini göstermektedir. Bu özel şekilli kolonlar, daha düşük yanal yer değiştirmeler ve iyileştirilmiş dinamik tepkiler göstererek, daha yüksek stabilite ve esneklik gerektiren senaryolarda etkili alternatifler haline gelmektedir. Ayrıca, mod-süperpozisyon tekniği kullanılarak yapılan modal analiz, özel şekilli kolonların, yer değiştirmeye dayalı tasarım yaklaşımlarında stratejik olarak kullanılabilecek farklı titreşim özelliklerine sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, bulgular, özellikle L ve T kesitli alternatif kolon şekillerinin, hem statik hem de dinamik yükler altında üstün yapısal davranış sunarak, geleneksel tasarımlar için etkili birer alternatif veya yedek olarak işlev görebileceğini göstermektedir. Bu araştırma, modern bina inşaatında gelişmiş güvenlik, verimlilik ve performans için kolon tasarımını optimize etmeyi amaçlayan yapı mühendislerine değerli bilgiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Columns are one of the most critical components in any structural system, as they serve as primary load-bearing elements that support vertical and lateral forces. The performance and reliability of a structure heavily depend on the efficiency of its columns in transferring loads safely to the foundation. Despite their fundamental role, a major challenge in structural engineering lies in identifying and optimizing the most suitable column shapes that can carry the highest loads under relatively simple and practical conditions, while ensuring structural integrity and material efficiency. This study aims to explore and analyze a variety of column cross-sectional shapes to determine their mechanical behavior and structural performance under different load scenarios. The research focuses on comparing conventional reinforced concrete columns with specially shaped columns such as L-shaped and T-shaped sections that are proposed as viable alternatives for improving performance and material usage. The investigation involves finite element analysis (FEA) using the ANSYS simulation software to assess the structural behavior of different column geometries. The methodology consists of two main analytical stages. In the first stage, a lateral load analysis is conducted to measure the displacement response of each column shape under horizontal forces, simulating real-world conditions such as wind or seismic activity. The second stage involves modal analysis, which evaluates the dynamic behavior of the columns by examining their vibration characteristics, specifically the natural frequencies and mode shapes. Results from the simulations indicate that specially designed concrete columns with non-traditional cross-sections exhibit enhanced performance compared to standard rectangular or square columns. These special-shaped columns demonstrate reduced lateral displacements and improved dynamic responses, making them effective alternatives in scenarios requiring higher stability and resilience. Moreover, the modal analysis using the mode-superposition technique reveals that the special-shaped columns possess distinct vibrational properties, which can be strategically used in displacement-based design approaches. In conclusion, the findings suggest that alternative column shapes, particularly L-shaped and T-shaped sections, can function as effective replacements or succedanea for traditional designs, offering superior structural behaviour under both static and dynamic loads. This research provides valuable insights for structural engineers aiming to optimize column design for enhanced safety, efficiency, and performance in modern building construction.
Benzer Tezler
- Küçük titreşim ölçümleri ve dolgu duvarlarının mekanik modele yansıtılması
Başlık çevirisi yok
UMUT DEVRİM ERSİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. FARUK KARADOĞAN
- Asma germe sistemlerin uygulandığı endüstriyel yapıların deprem davranışının incelenmesi
Earthquake behavior investigation of industrial structures with tensegrity systems
MUSA ÜZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KASIM ARMAĞAN KORKMAZ
- Moment aktaran I-Enkesitli kiriş – zayıf eksen H-Enkesitli kolon birleşimlerinin tekrarlı yükler altında doğrusal olmayan davranışı
Nonlinear behavior of moment-resisting I-Beam – to – weak axis H-Column connections subjected to cyclic loading
KUTAY KUTSAL
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER
- Planda düzensiz yapıların deprem yönetmeliğine göre incelenmesi
A Study of the irregular structures in plan according to national earthquake code
OĞUZHAN EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ
- Betonarme çerçeve sistemlerin lineer olmayan hesabı ve dolgu duvarların modellenmesi
Non-linear analysis of reinforced concrete frame systems and modelling of masonry infill walls
ONUR ÖKTEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Analizi ve Boyutlandırma Bilim Dalı
PROF. DR. SUMRU PALA