Dinamik yapı-kazık-zemin etkileşiminin çözümlenmesi ve makine öğrenmesiyle tahmini
Analysis of dynamic soil-pile-structure interaction and prediction with machine learning
- Tez No: 999738
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT ÖRNEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Deprem kayıtları, Deprem mühendisliği, Dinamik analiz, Makine öğrenmesi, Sayısal analiz, Yapı dinamiği, Yapı-zemin etkileşimi, Earthquake records, Earthquake engineering, Dynamic analysis, Machine learning, Numerical analysis, Structural dynamics, Soil-structure interaction
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yapı-kazık-zemin etkileşimi; üstyapının, temel-kazık sisteminin ve kazıkları çevreleyen zeminin, dinamik koşullar altında, birbirlerinin taleplerini karşılıklı olarak etkilediği ve tüm sistemin birlikte daha farklı bir mekanik davranış sergilediği karmaşık bir süreçtir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) 2018 içerisinde yapı-kazık-zemin etkileşimi; ortak sistem ve altsistem yaklaşımlarıyla ve Yöntem I-II-III olmak üzere farklı yollarla çözümlenebilmektedir. TBDY-2018 esasına göre kinematik ve eylemsizlik etkileri, analizlerde ayrı veya birlikte göz önüne alınabilmektedir ve etkileşim çözümleri öncesinde mutlaka deprem yer hareketleri, birtakım kurallara göre ölçeklenmesi gerekmektedir. Bu nedenle çözüm geçerliliği ve yapı güvenilirliği açısından, yapı-kazık-zemin sisteminin doğru modellenmesinde, TBDY-2018 tasarım kuralları çok büyük bir öneme sahiptir. Bu çalışmada, deprem yer hareketi kayıtlarının ölçeklenmesi için basit ölçeklendirme ve spektral uyuşum yöntemlerine ek olarak, bu iki yaklaşımın avantajlarını optimize etmeyi hedefleyen makine öğrenmesi destekli hibrit bir yaklaşım geliştirilmiştir. TBDY-2018 ilkeleri esas alınarak, basit ölçeklendirme, spektral uyuşum ve makine öğrenmesi tabanlı olmak üzere farklı ölçeklendirmelere dayanan üç boyutlu dinamik yapı-kazık-zemin etkileşimi çözümlemeleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizler için üstyapının doğrusal olmayan malzemeler ve elemanlarla, zemin ortamının ise doğrusal olmayan yaylarla temsil edildiği yüksek katlı ve kazık temelli bir betonarme bina tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında geliştirilen merkezi bir bilgisayar yazılımı ile yönetilen ortak sistem modeli, dinamik koşullar altında zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler yoluyla çözümlenmiştir. Basit ölçeklendirme ve spektral uyuşum yaklaşımları ile bu iki yöntemin güçlü yanlarından oluşturulan makine öğrenmesi tabanlı hibrit ölçeklemenin, yapı-kazık-zemin modelindeki tepkileri, çıktıları ve performansı değerlendirilmiştir. Ayrıca, sismik yer hareketi karakteristikleri ile yapı–kazık–zemin etkileşimi çıktıları arasındaki ilişkiler, makine öğrenmesi rastgele orman algoritması kullanılarak sınıflandırma esaslı tahmin edilmiştir. Sonuç olarak, geliştirilen bu tahmin modeli; kritik yapısal ve geoteknik talepleri, belirli doğruluk düzeylerinde öngörebilmiştir ve yapı–kazık–zemin etkileşimi problemlerinde makine öğrenmesi tahmininin uygulanabilirliği ortaya koyulmuştur.
Özet (Çeviri)
Soil–pile–structure interaction is a complex process in which the superstructure, the foundation–pile system, and the surrounding soil mutually influence each other under dynamic conditions, resulting in a distinct mechanical behavior of the overall system. Within the scope of the Turkish Earthquake Code (TEC) 2018, soil–pile–structure interaction can be analyzed using coupled system and substructuring approaches through methods designated as Method I, II, and III. According to TEC 2018 principles, kinematic and inertial effects may be considered separately or simultaneously in the analyses, and earthquake ground motions are required to be scaled in accordance with prescribed rules prior to interaction analyses. Therefore, compliance with TEC 2018 design provisions is essential to ensure solution validity and structural reliability. In this study, in addition to simple scaling and spectral matching methods, a machine learning–assisted hybrid approach was developed to optimize the advantages of these two methods for scaling earthquake ground motion records. Based on TEC 2018 principles, three-dimensional dynamic soil–pile–structure interaction analyses were conducted using ground motions scaled by simple scaling, spectral matching, and the proposed machine learning–based approach. A high-rise pile-founded reinforced concrete building was designed for the numerical analyses, in which the superstructure was modeled using nonlinear materials and elements, while the soil medium was represented by nonlinear springs. The coupled system model, managed through centralized computer software developed within the scope of this study, was analyzed using nonlinear time-history analyses under dynamic loading conditions. The structural responses and performance of the soil–pile–structure system were comparatively evaluated for the different scaling approaches. In addition, the relationships between seismic ground motion characteristics and soil–pile–structure interaction responses were investigated using a machine learning–based random forest algorithm, through which critical structural and geotechnical demands were predicted within a classification-based framework at acceptable accuracy levels. The results demonstrate that machine learning–based scaling and demand prediction provide an effective and reliable framework for the assessment of nonlinear soil–pile–structure interaction problems.
Benzer Tezler
- Çok katlı bir yapıda yapı-kazık-zemin etkileşiminin incelenmesi
Investigation of structure-pile-soil interaction in a multi storey structure
FERDA TÜRKMEN ALANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiEge Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER SEZER
DR. ŞAHİN ÇAĞLAR TUNA
- Yüksek katlı yapılarda yapı-kazık-zemin dinamik etkileşiminin iki boyutlu olarak incelenmesi
2d analysing of dynamic soil-pile-structure interaction for high rise buildings
DENİZ KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- Investigation of dynamic soil – pile – structure interaction in clayey soils by numerical analysis
Killi zeminlerde dinamik kazık – zemin – yapı etkileşiminin sayısal analizlerle incelenmesi
MUSTAFA KİRKİT
Doktora
İngilizce
2015
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET MUHİT BERİLGEN
DOÇ. DR. CEM AKGÜNER
- Farklı zemin koşullarında kazık-zemin-yapı etkileşiminin sayısal analizi
Numerical analysis of pile-soil-structure interaction for different soil conditions
HİVREN NAİBOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜCİP TAPAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK BİLDİK
- Kazık temelli yapıların deprem etkisi altında yapı-kazık-zemin etkileşiminin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
OZAN BİLAL
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Kültür Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASİN FAHJAN