Theses supervised by Dr. Öğr. Üyesi Ahmad Reshad Noorı
13 theses · İstanbul Gelişim University
Petek çerçeve sistemlerinin statik ve dinamik analizi
Petek çerçeveler, yapısal performansı artırmak ve mukavemet değerlerini koruyarak yapıların ağırlığını azaltmak amacıyla, geleneksel düz çelik yapı elemanları yerine petek kirişler ve kolonlar kullanılarak oluşturulan çelik yapılar olarak tanımlanmaktadır. Bu çalışmada, iki farklı çerçeve modeli incelenmiş ve her model için farklı açıklık tipleriyle statik ve dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler, ANSYS 2024 programı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemiyle üç boyutlu olarak modellenmiştir. Çalışmada, çerçevelerin kolon ve kiriş elemanları IPE200 profili seçilerek modellenmiştir. Kolonlar iki farklı tip (boşluksuz ve kare boşluklu) olarak değerlendirilmiş olup kirişler ise boşluksuz, dairesel, kare, altıgen ve sekizgen boşluk tiplerine sahip olacak şekilde toplamda 19 çerçeve modeli üzerinden analiz yapılmıştır. Statik analiz kapsamında, dört farklı yükleme durumu ele alınmış ve toplamda 76 model çözülerek toplam yer değiştirme, asal gerilmeler, Von-Mises gerilmesi ve maksimum kayma gerilmeleri değerlendirilmiştir. Dinamik analizlerde, serbest titreşim analizi ile birlikte zorlanmış titreşim analizleri (sönümsüz ve sönümlü) gerçekleştirilmiştir. Serbest titreşimin analizinde, ilk 10 modun maksimum yer değiştirme değerleri dikkate alınmış, zorlanmış titreşim analizinde ise yatay ve düşey dinamik yükleme altında sönüm oranlarının etkisi araştırılmıştır. Sönümsüz ve sönümlü durumlar arasında elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak petek çerçeve modellerinin boşluk tiplerinin ve kolon-kiriş kombinasyonlarının dinamik davranışları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Analiz sonuçları, petek çerçeve sistemlerinde kiriş ve kolonların boşluk tiplerine göre yapıların statik ve dinamik performanslarının farklılık gösterdiğini ortaya koymuştur. Özellikle sekizgen ve altıgen boşluk tipleri, toplam yer değiştirme ve gerilme değerlerinde önemli farklar yaratmıştır. Ayrıca, yapısal sönüm oranının artırılması ile çerçevelerin dinamik yük altındaki performanslarının iyileştiği gözlemlenmiştir.
Optimization for the natural frequencies of functionally graded beams using metaheuristic algorithms
The thesis describes optimizing the lowest natural frequencies of functionally graded beams, which have varying material characteristics based on a power-law across thickness, using classical boundary conditions. The Euler-Bernoulli beam concept is expanded to include power-law distributions in each layer, resulting in spatially variable stiffness and mass density. Frequencies of free vibration expressed in closed form. To navigate the very non-convex design space defined by volume fraction gradation parameters and layer thickness ratios, MATLAB employs two metaheuristic techniques. The first is the Tug of War Optimization (TWO) algorithm, and the second is the Constrained Particle Algorithm (CPA), which uses swarminspired updates coupled with adaptive penalty functions to enforce mass targets and manufacturability constraints in the non-convex design space defined by layer thickness ratios and volume fraction gradation parameters. Extensive numerical studies in clamped-free, clamped-clamped, and simply supported cases show that CPA converges faster to high-quality solutions, achieving up to a 20% increase in the first natural frequency in preliminary runs, whereas TWO achieves even greater frequency enhancements (up to 25%) at the expense of longer runtimes. Sensitivity studies reveal that higher material gradients disproportionately increase stiffness, providing an effective tuning lever. Overall, CPA is suggested for quick design iterations and massor time-sensitive applications, whereas TWO is preferred when peak vibrational performance trumps computing cost. Future work will expand these algorithms to three-dimensional plates and shells, incorporate gradient-based local adjustments, and test optimal gradation profiles empirically using 3D-printed specimens. Key Words: Functionally Graded Beams, Natural Frequency Optimization, Tug of War Optimization (TWO), Constrained Particle Algorithm (CPA), Euler–Bernoulli Beam Theory, Metaheuristic Algorithms, Volume Fraction Gradation
Boşluklu ve boşluksuz sandviç FDM dikdörtgen plakların eğilme analizi
Bu tez çalışmasında, fonksiyonel derecelendirilmiş (FD) malzemelerden oluşan çok katmanlı sandviç plakların statik davranışı, sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, farklı malzeme dağılımları, katman kombinasyonları ve sınır şartlarının plağın deformasyon ve gerilme değerlerine etkisini ortaya koymaktır. Çözüm sürecinde ANSYS yazılımı kullanılmış olup analizlerde SHELL281 tipi eleman tercih edilmiştir. Bu eleman, yüksek doğrulukta eğilme ve kesme etkilerini modelleyebilme yeteneğine sahiptir. Plak modelleri, 40×40 ağ yapısına sahip olup her biri 80 farklı malzeme katmanından oluşmaktadır. Yedi farklı model geliştirilmiş ve bu modeller üzerinde çeşitli sınır şartları (CCCC, CFCF, CCCF, SSSS vb.) uygulanarak analizler gerçekleştirilmiştir. Malzeme olarak metal-seramik karışımı kullanılan fonksiyonel dereceli yüzey tabakaları ile izotrop homojen çekirdek malzeme kombinasyonları tercih edilmiştir. Malzeme özellikleri kalınlık boyunca üs yasası dağılımına göre değişmektedir. Her bir model için çözümler statik yük altında gerçekleştirilmiş, yükleme senaryosu olarak hem tekil yükler hem de üniform dağıtılmış yükler değerlendirilmiştir. Analiz sonucunda, sınır şartlarının, malzeme dağılım katsayısının (p-değeri), katman yapısının ve plak kalınlığının deformasyon ve gerilme davranışı üzerinde belirleyici olduğu görülmüştür. Özellikle CCCC sınır şartı altında en düşük deformasyon ve en yüksek gerilme değerlerine ulaşılmıştır. Ayrıca, p değeri arttıkça deformasyonun azaldığı, ancak ikinci asal gerilmelerin arttığı tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasının sonuçları, ileri düzey yapısal analizlerde FD sandviç plakların tasarımına dair önemli bilgiler sunmakta ve özellikle havacılık, uzay ve biyomedikal mühendisliği gibi yüksek hassasiyet gerektiren alanlarda malzeme ve yapı optimizasyonuna katkı sağlamaktadır. En dikkat çekici sonuç, katman sayısının artırılmasıyla yapının rijitliğinin anlamlı biçimde artması ve gerilme dağılımının daha dengeli hale gelmesidir.
Analiz yöntemlerinin betonarme hastane yapılarının deprem davranışına etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, TBDY-2018 (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018) esas alınarak, betonarme hastane yapıların sismik performansı üzerine zemin yerel sınıfı ve analiz yöntemi etkisi araştırılmıştır. Çalışmalar, bilgisayar destekli analiz programı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Hatay ili çalışma alanı olarak seçilmiş; aynı konum için iki farklı zemin yerel sınıfı (ZC ve ZD) dikkate alınmıştır. Her zemin sınıfı için Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi (EDYY), Tepki Spektrumu Yöntemi (TSY) ve İtme Analizi (İA) olmak üzere üç farklı analiz yöntemi uygulanmıştır. Modelin tasarımı ve deprem etkilerinin tanımlanmasında TBDY-2018 hükümleri esas alınmış, analizler DD-2 deprem yer hareketi düzeyi dikkate alınarak yürütülmüştür. Yapıların deprem davranışları, yönetmelikte tanımlanan düzensizlik kriterleri kapsamında değerlendirilmiş; burulma düzensizliği, komşu katlar arası rijitlik düzensizliği (yumuşak kat), göreli kat ötelemesi kontrolü, ikinci mertebe etkisi (P–Δ) ve katlara etkiyen kesme kuvvetleri incelenmiştir. Elde edilen bulgular, yer hareketi düzeyinin, zemin yerel sınıfının ve analiz yönteminin yapısal düzensizlikler ile genel sismik performans üzerindeki etkilerini ortaya koymakta; bu parametrelerin TBDY-2018 kapsamında tasarım sürecinde dikkate alınmasının, depreme karşı güvenli yapı tasarımı açısından kritik öneme sahip olduğunu göstermektedir.
Eksenel dönel simetrik heterojen plakların sonlu elemanlar yöntemi ile laplace uzayında dinamik analizi
Bu tezin temel amacı, Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeli (FDM) eksenel dönel simetrik plakların statik ve zorlanmış titreşimi teorik olarak incelenmesidir. Malzeme özellikleri izotrop, lineer viskoelastik veya elastik olarak kabul edilmiştir. Ayrıca, FD plağın malzeme özelliği kalınlık yönünde sürekli olarak değişmektedir. Statik yükleme durumunda Fonksiyonel Derecelendirilmiş Gözenekli (FDG) malzemelerden yararlanılırken, dinamik durumda ise kalınlık boyunca FD malzemeler kullanılmıştır. Statik hal için, üç farklı gözeneklilik dağılımı (üniform, simetrik ve monolitik) kullanılımıştır. Gözenekliliğin dairesel plakların eksenel simetrik eğilme analizi üzerindeki etkisi parametrik olarak analiz edilmiştir. Birçok mühendislik uygulamasında ideal sınır koşullarının sağlanmasında yaygın olarak kullanılan ankastre ve kayıcı mesnet tipleri uygulanmıştır. Dinamik analizde, olayı idare eden diferansiyel denklem Laplace dönüşümü alınarak dönüşmüş uzayda bir takım Laplace parametresi için çözülür ve zamandan bağımsız hale getirilir. Laplace uzayından zaman uzayına geçmek için modifiye edilmiş Durbin'in ters Laplace yöntemi kullanılmıştır. Zorlanmış titreşim davranışı altı periyot için ele alınmıştır. Çözümlerde 64, 128 ve 512 zaman adım sayısı kullanılmış olup bu adımlar için elde edilen sonuçlar literatür ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda altı periyot için 64 zaman adımın yeterli olduğu anlaşılmıştır. Kullanılan yöntemin bu etkinliği işlem sürecini zaman ve çaba açısından önemli ölçüde kolaylaştırmaktadır. Bu araştırmanın birinci özgünlüğü, kuadrik dörtgen elemanlar kullanılarak FDG plakların statik davranışının Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile ilk kez ele alınmasıdır. Statik analizden elde edilen sonuçlara göre, gözeneklilik katsayısının ve dairesel plakğın kalınlığının yarıçapına oranının artmasıyla yer değiştirmenin arttığı görülmüştür. Porozite katsayısının artmasıyla üniform gözeneklilik dağılımına sahip plakların yer değiştirme değerleri simetrik ve monolitik gözeneklilik dağılımlarına göre daha fazla etkilenmiştir. Dairesel ve halka plakların modelini oluşturmak için, her düğümde iki serbestlik derecesine sahip sekiz düğümlü kuadratik bir dörtgen eleman uygulanmıştır. Bu tezin ikinci özgünlüğü ise FDM'li eksenel dönel simetrik plakların sönümlü ve sönümsüz zorlanmış titreşim davranışının SEY ile Laplace uzayında ilk defa ele alınmasıdır. Dinamik analizlerde, adım tipi, kare dalga tipi, testere dişi vb. zamana bağlı yükler uygulanmıştır. Viskoelastik davranışların incelemesinde ise Kelvin sönüm modelinden faydalanmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, yayınlanmış literatür ve SEY paket programı (ANSYS)'in sonuçları ile doğrulanmıştır. Sunulan modelin sonuçları ile farklı yöntemlerin sonuçlarının arasında iyi bir uyum olduğu gözlenmiştir. Karşılaştırmalara göre, önerilen yöntemin son derece doğru ve etkin olduğu gösterilmiştir. FDM değişim katsayısı ele alınan plakların dinamik davranışını önemli ölçüde etkilemektedir. Malzeme değişim katsayısı arttıkça yer değiştirme genlikleri azalmakta ve periyotlar ise artmaktadır. Viskoelastik durumunda ise sönüm oranının artmasıyla genliklerin daha hızlı bir şekilde sönümlendiği görülmektedir. Dalga tipi yükler uygulandığında vuruş olayı gözlemlenmiştir. Bu durumda sönüm katsayısı arttıkça genliklerin küçüldüğü ve statik değerine yaklaştığı görülmüştür.
Eksenel dönel simetrik heterojen plakların sonlu elemanlar yöntemi ile laplace uzayında dinamik analizi
Bu tezin temel amacı, Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeli (FDM) eksenel dönel simetrik plakların statik ve zorlanmış titreşimi teorik olarak incelenmesidir. Malzeme özellikleri izotrop, lineer viskoelastik veya elastik olarak kabul edilmiştir. Ayrıca, FD plağın malzeme özelliği kalınlık yönünde sürekli olarak değişmektedir. Statik yükleme durumunda Fonksiyonel Derecelendirilmiş Gözenekli (FDG) malzemelerden yararlanılırken, dinamik durumda ise kalınlık boyunca FD malzemeler kullanılmıştır. Statik hal için, üç farklı gözeneklilik dağılımı (üniform, simetrik ve monolitik) kullanılımıştır. Gözenekliliğin dairesel plakların eksenel simetrik eğilme analizi üzerindeki etkisi parametrik olarak analiz edilmiştir. Birçok mühendislik uygulamasında ideal sınır koşullarının sağlanmasında yaygın olarak kullanılan ankastre ve kayıcı mesnet tipleri uygulanmıştır. Dinamik analizde, olayı idare eden diferansiyel denklem Laplace dönüşümü alınarak dönüşmüş uzayda bir takım Laplace parametresi için çözülür ve zamandan bağımsız hale getirilir. Laplace uzayından zaman uzayına geçmek için modifiye edilmiş Durbin'in ters Laplace yöntemi kullanılmıştır. Zorlanmış titreşim davranışı altı periyot için ele alınmıştır. Çözümlerde 64, 128 ve 512 zaman adım sayısı kullanılmış olup bu adımlar için elde edilen sonuçlar literatür ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda altı periyot için 64 zaman adımın yeterli olduğu anlaşılmıştır. Kullanılan yöntemin bu etkinliği işlem sürecini zaman ve çaba açısından önemli ölçüde kolaylaştırmaktadır. Bu araştırmanın birinci özgünlüğü, kuadrik dörtgen elemanlar kullanılarak FDG plakların statik davranışının Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile ilk kez ele alınmasıdır. Statik analizden elde edilen sonuçlara göre, gözeneklilik katsayısının ve dairesel plakğın kalınlığının yarıçapına oranının artmasıyla yer değiştirmenin arttığı görülmüştür. Porozite katsayısının artmasıyla üniform gözeneklilik dağılımına sahip plakların yer değiştirme değerleri simetrik ve monolitik gözeneklilik dağılımlarına göre daha fazla etkilenmiştir. Dairesel ve halka plakların modelini oluşturmak için, her düğümde iki serbestlik derecesine sahip sekiz düğümlü kuadratik bir dörtgen eleman uygulanmıştır. Bu tezin ikinci özgünlüğü ise FDM'li eksenel dönel simetrik plakların sönümlü ve sönümsüz zorlanmış titreşim davranışının SEY ile Laplace uzayında ilk defa ele alınmasıdır. Dinamik analizlerde, adım tipi, kare dalga tipi, testere dişi vb. zamana bağlı yükler uygulanmıştır. Viskoelastik davranışların incelemesinde ise Kelvin sönüm modelinden faydalanmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, yayınlanmış literatür ve SEY paket programı (ANSYS)'in sonuçları ile doğrulanmıştır. Sunulan modelin sonuçları ile farklı yöntemlerin sonuçlarının arasında iyi bir uyum olduğu gözlenmiştir. Karşılaştırmalara göre, önerilen yöntemin son derece doğru ve etkin olduğu gösterilmiştir. FDM değişim katsayısı ele alınan plakların dinamik davranışını önemli ölçüde etkilemektedir. Malzeme değişim katsayısı arttıkça yer değiştirme genlikleri azalmakta ve periyotlar ise artmaktadır. Viskoelastik durumunda ise sönüm oranının artmasıyla genliklerin daha hızlı bir şekilde sönümlendiği görülmektedir. Dalga tipi yükler uygulandığında vuruş olayı gözlemlenmiştir. Bu durumda sönüm katsayısı arttıkça genliklerin küçüldüğü ve statik değerine yaklaştığı görülmüştür.
Metasezgisel algoritmalar ile petek kirişlerin optimizasyonu
Bu tez çalışması, petek kirişlerin tasarımında toplam maliyeti minimize etmek amacıyla, gelişmiş ve akıllı optimizasyon algoritmalarının kullanıldığı bilimsel bir yaklaşım geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu kapsamda, farklı boşluk türleri (daire, altıgen ve sinüzoidal) ve değişken kiriş uzunlukları (300 cm ile 800 cm arası) dikkate alınarak çok değişkenli ve karmaşık bir tasarım ortamı oluşturulmuştur. Önerilen yöntem çerçevesinde beş farklı optimizasyon algoritması (CPA, IRO, TWO, VPS ve ICA) kullanılmıştır. Bu algoritmalar ayrı ayrı çalıştırılmış ve her birinin performansı detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Bu beş algoritmanın birlikte ve entegre biçimde ilk kez bu alanda kullanılmış olması, çalışmanın önemli bir özgün katkısıdır. Mevcut literatürde bu algoritmaların tamamının aynı çalışmada petek kiriş tasarımı için birlikte değerlendirildiği herhangi bir akademik çalışmaya rastlanmamaktadır. Bu bütüncül yaklaşım, sadece çözüm çeşitliliği sağlamamış, aynı zamanda algoritmaların işlem süresi, stabilite düzeyi, istatistiksel güvenilirliği ve optimum çözüme ulaşma kapasiteleri açısından karşılaştırmalı değerlendirme yapılmasına da olanak tanımıştır. Ayrıca, sinüzoidal boşluklarla tasarlanan petek kirişler literatürde oldukça sınırlı düzeyde ele alınmışken, bu tezde bu boşluk tipi ilk kez detaylı biçimde modellenmiş ve analiz edilmiştir. Sinüzoidal boşluklara ait elde edilen sonuçlar diğer boşluk tipleriyle karşılaştırmalı olarak incelenmiş, özellikle 800 cm uzunluğundaki kirişlerde gerçek dışı sonuçlar gözlemlendiği için bu uzunluk analiz dışında bırakılmıştır. Bu durum, yalnızca algoritmik değerlendirmeyle değil, aynı zamanda mühendislik mantığıyla desteklenen özgün bir yaklaşımı da yansıtmaktadır. Çalışmada ayrıca, her bir algoritmanın performansına ilişkin trend analizi gerçekleştirilmiştir. Böylece boşluk tipi ve kiriş uzunluğu gibi tasarımsal değişkenlerin sonuçlar üzerindeki etkisi derinlemesine incelenmiş; hangi algoritmanın hangi koşullarda daha kararlı ve güvenilir sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Bu kapsamda, algoritmaların nihai çözümlerinin tutarlılığı ve dağılımı değerlendirilmiş, bu tür bir analiz literatürde petek kiriş tasarımı bağlamında daha önce yapılmamış olup çalışmanın özgün değerini artırmaktadır. Ek olarak, her algoritmanın 10.000 iterasyona kadar olan amaç fonksiyonu davranışı incelenerek duyarlılık analizi gerçekleştirilmiştir. Bu sayede algoritmaların optimum çözüme ne kadar hızlı ve stabil bir şekilde ulaştıkları belirlenmiştir. Bu yaklaşım, yalnızca sonuca değil, aynı zamanda çözüm sürecine de odaklanmaktadır. Ayrıca standart sapma, işlem süresi ve korelasyon katsayısı gibi istatistiksel ölçütler de değerlendirilmiş; bu ölçütlerin algoritmalar, boşluk tipleri ve kiriş uzunlukları ile olan ilişkileri detaylı olarak analiz edilmiştir. Çalışmada, algoritmaların temel tasarım değişkenlerine (kesit yüksekliği, başlık genişliği, başlık kalınlığı ve gövde genişliği) verdiği tepkiler de değerlendirilmiştir. Bu yaklaşım, algoritmaların tasarım üzerindeki etkisini daha net ortaya koymuş ve tasarımın stabilitesi açısından önemli bulgular sunmuştur. Ayrıca, geliştirilen optimizasyon algoritmaları ile elde edilen kesit boyutlarının doğruluğu ANSYS sonlu elemanlar analizleri ile doğrulanmış, böylece çalışmanın mühendislik güvenilirliği pekiştirilmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışmasının hem kullanılan yöntemler hem de analiz düzeyi açısından yüksek bir özgünlüğe sahip olduğu ve modern mühendislik uygulamalarında petek kirişlerin akıllı tasarımına katkı sağlayacak nitelikte önemli bir bilimsel kaynak olduğu söylenebilir.
Tek yönlü konsolidasyon probleminin alternatif yöntemler ile araştırılması
Bu çalışmanın temel amacı, zamanla değişen yüklere maruz kalan farklı tiplerdeki zeminlerde kum, lemli kum, kumlu lem, lem, silt lem, kumlu kil lem, kil lem, siltli kil lem, kumlu kil, siltli kil, kil zemin tek boyutlu konsolidasyon problemlerini ve aşırı boşluk suyu basıncına verilen tepkileri teorik olarak araştırmaktır. Bu çalışmada önerilen yöntem ilk kez konsolidasyon problemlerine uygulanmıştır. Kısmi bir diferansiyel denklem olan tek boyutlu konsolidasyon denklemini çözmek ve onu adi diferansiyel denkleme dönüştürmek için Tamamlayıcı Fonksiyonlar Yöntemi (TFY) ile Laplace dönüşümü kullanılmıştır. Önerilen yöntemde olayı idare eden diferansiyel denklemler esas alınmış ve bu yöntem ile sınır değer problemleri başlangıç değer problemlere indirgenerek çözülmüştür. Bu çalışmada, önerilen yöntemin uygulanabilmesi için FORTRAN dilinde bir bilgisayar programı yazılmıştır. Program aracılığıyla Laplace uzayında boşluk suyu fazla basınç sonuçları elde edilmiş ve sonuçlar ters Laplace dönüşümü kullanılarak zaman uzayında aktarılmıştır. Bu çalışmada, zamana bağlı farklı yükler, farklı zemin tiplerine uygulanmış ve elde edilen fazla boşluk suyu basıncı sonuçları literatürdeki mevcut çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda büyük bir uyum görülmüştür. Böylece önerilen yöntemin olayları idare eden kanonik denklemlerin çözümünde etkili ve başarılı olduğu kanıtlanmıştır. Yapılan tez çalışmasının sonuçlarına göre, kum zemine ait boşluk suyu basıncı değerlerinin diğer zemin tiplerine göre daha az periyodik tepkiye sahip olduğunu, killi zeminlerin ise büyük bir periyodik tepki gösterdiği gözlemlenmektedir. Ayrıca zemin özelliklerinin konsolidasyon üzerindeki etkisinin araştırıldığı çalışmamızda sabit yükleme altında farklı zemin tiplerinde fazla boşluk suyu basıncın değerinin giderek azaldığı tespit edilmiştir. Killi zeminlerin geçirgenliğinin düşük olmasından dolayı, fazla boşluk suyu basıncının dağılması diğer zeminlere göre daha uzun sürmekte, bu da bu olgunun nispeten daha uzun bir sürede meydana geldiği anlamına gelmektedir .
Kompozit petek kirişlerin sonlu elemanlar yöntemiyle statik ve serbest titreşim analizi
Kompozit çelik ve beton kirişlerin kullanılması, bileşen malzemelerin en iyi mekanik özelliklerinin keşfedilmesini sağlayarak, daha ekonomik yapısal çözümlerin elde edilmesine olanak tanımaktadır. Çelik petek kirişleri, daha yüksek atalet momentine sahip genişletilmiş profillerden ürettikleri için bu malzemeyi kullanmak daha mantıklı hale gelmektedir. Aynı miktarda çelik kullanarak eğilmeye karşı daha yüksek bir direnç gösterdikleri için, bu malzemeyi kullanmak servis limiti yüksek olan durumlarda daha iyi performans göstermektedir. Bu yapısal sistemlerin kombinasyonu, iki sistemin avantaj ve dezavantajlarını dengeleyen kompozit petek kirişler ile sonuçlanır. Bu, malzeme tüketimini ve dolayısıyla üretilen çevresel etkileri azaltmayı mümkün kılmaktadır. Petek kirişlerin kullanılması, profil tablolarında mevcut olan I-şekilli profillerden daha yüksek mukavemete sahip kirişlerin elde edilmesini sağlar. Bu tez çalışmasının temel amacı, kompozit petek kirişlerin analizini teorik ve sayısal olarak incelemek ve eğilmeye daha dayanıklı kompozit petek kirişleri önermektir. Bunun için ANSYS programı kullanılarak bir örnek yardımıyla kompozit petek kiriş boşlukları etrafındaki gerilme dağılımının analizi yapılmıştır ve kiriş açıklığındaki tehlikeli noktalar belirlenmiştir. Aynı yük altında farklı konfigürasyonlara sahip kirişlerin hesap sonuçlarının karşılaştırılması bu tezde yer almaktadır.
Depo raflarının farklı deprem ivmeleri altında davranışının incelenmesi
Ağır yük ve palet rafı olarakta bilinen depo raf sistemleri; soğukta şekillendirilen ince cidarlı kesitlerlerden oluşmaktadır. Yaşadığımız yüzyıldaki küresel ekonomik koşullar, bu sistemlere olan talebi hızla artırmaktadır. Bir başka küresel faktör olan deprem, performans analizlerini önemli bir konu haline getirmiştir. Hızlı üretilebilmeleri, yüksek katlı yapılmaları ve taşıdığı yüklerin ağırlığı bakımından çelik konstrüktif yapı haline gelen bu sistemlerin depremselliği önem arz etmektedir. Özellikle deprem etkilerine karşı dayanımlarını etkileyen en önemli konu; ayaklarda kullanılan profil tipleridir. Süneklik düzeyi sınırlı olarak tasarlanan bu sistemlerde stabilite, merkezi çaprazlı çelik çerçeveler ile sağlanmaktadır. Deprem yer hareketleri; depolama raflarının doğru tasarlanmadığı durumlarda çökmesine veya devrilmesine neden olabilmektedir. Genel yaklaşım, bu tarz sistemlerin deprem esnasında sünek davranış göstebilmesi ve sistemin sınırlar içerisinde deplasman yaparak yıkılmadan ayak kalabilecek rijitliğe sahip olmasını şeklindedir. Bu çalışmada; staik yükler ile deprem etkilerinin, profil kapasitelerine nasıl etkidiği araştırılmıştır. Bu bağlamda örnek bir modül uygulaması tasarlanarak, farklı depremselliğe sahip bölgelerde kurulduğu varsayılacaktır. Elde edilen iç kuvvetler ve tasarım yaklaşımlarıyla farklı profil kesitlerinin dayanım kapasiteleri araştırılarak, yerli ve özellikle bu konuda ileri çalışmalara sahip yabancı ülke yönetmeleklerine göre irdelenecektir. Lojistik bir depoda yapılan raf gurubundan örnek bir modül alınarak, ön tasarımı autocad ortamında yapılmıştır. Daha sonra model sap2000 ortamına import edilerek; sonlu elemanlar yöntemiyle analizi yapılmıştır. Gerek analiz, gerekse sonuçların irdelenmesinde aşamasında CFS, TBDY 2018, ÇYHY 2016, FEMA 440, FEMA 365, AISI S100 yönetmelik ve şartnamelerinden faydalanılmıştır. Yatay deplasmanın merkezi çaprazlı gerdirmeler ile karşılanmasına rağmen, ayak profil tasarımlarında kesitlerin ve form şekillerinin arttığı gözlemlenmiştir.
Tamamlayıcı fonksiyonlar yöntemi ile yanal yüklü kazıkların statik analizi
Çalışma, biri 25 m uzunluğunda ve 30 m uzunluğunda, zemin yüzeyinden 2 m uzakta 250 KN'lik bir yanal yüke ve 500 KN.m'lik bir moment maruz kalan serbest uçlu substratlara sahip iki grupta tamamlayıcı fonksiyonlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Diğeri ise 250 yanal yüke maruz kalan 20 m ve 25 m uzunluklarında sabit uçlu kazıklara sahiptir. Bu çalışmada, yanal yüklü kazıkların statik analizi için tamamlayıcı fonksiyonlar yöntemi kullanılmıştır. zemininde kullanılan kazıkların temel görevi, yüzey temellerini etkileyen yükleri, üzerlerine kurulan yapıdan daha sert katmanlara aktararak, yükleri güvenli ve düzgün bir şekilde aktarabilmektir. Alt tabakaların yüklere tepkisi ve zeminin üzerindeki etkisi, kullanılan program aracılığıyla elde edilmiştir ve etkileşime girdi ve sonuçlar, alt tabakaların yer değiştirme, dönme, eğilme moment ve kesme kuvveti kuvvetine nasıl tepki verdiğini gösteren bir grafik ile temsil edilmiştir. Elde edilen sonuçlar aynı boyutlar ve yükler altında önceki çalışmalarla karşılaştırılmıştır.
Fonksiyonel derecelendirilmiş gözenekli sandviç kirişlerin zorlanmış titreşim analizi
Bu tez çalışmasında, fonksiyonel derecelendirilmiş gözenekli malzemeden yapılmış sandviç kirişlerin elastik ve viskoelastik zorlanmış titreşim davranışı teorik olarak incelenmiştir. Üç tabakadan oluşan sandviç kirişin altı ve üst katmanı izotropik homojen ve çekirdek tabakası ise gözenekli malzemeli olarak modellenmiştir. Modellen kirişlerin sonlu elemanlar metodu ile analiz edilebilmesi için ANSYS programı kullanılmıştır. Ele alınan yapı elemanlarının sonlu eleman modellerinin kurulması için birinci mertebeden kayma deformasyon etkisine dayalı BEAM189 elemanı kullanılmıştır. Kirişin kesit özelliklerin üniform olduğu varsayılmıştır. Analizlerde simetrik, üniform ve monolitik olarak üç çeşit gözenek fonksiyonundan faydalanmıştır. Elastiste modülü ve yoğunluk kesit kalınlığı boyunca değişken olarak ve Poison oranı ise sabit olarak alınmıştır. Kirişler ankastre – ankastre, ankastre – sabit, sabit – sabit ve ankastre – serbest olarak modellenmiştir. Malzeme değişim katsayısının, malzeme değişim fonksiyonun, çeşitli sınır koşullarının ve sönüm katsayılarının dinamik analiz üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlara göre malzeme gözenek fonksiyonu ve malzeme değişim katsayıları dinamik analizin sonuçlarından genlik ve periyot değerlerini önemli ölçüde etkilediği görülmüştür. Viskoelastik durumunda sönüm oranı arttıkça genlikler değerlerinin daha hızlı bir şekilde küçüldüğü gözlemlenmiştir
Fonksiyonel derecelendirilmiş gözenekli sandviç kirişlerin statik ve serbest titreşim analizi
Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş sandviç malzemeler, çeşitli yapı elemanlarının yapımında kullanılan kompozit malzemelerdir. Bu yapı elemanları gemi sanayisi, denizcilik, otomotiv, yüksek bina yapıları ve enerji mühendisliği uygulamaları ve daha birçok alanda kullanılmaktadır. Sonlu elemanlar yöntemi, açıklığı boyunca düzgün yayılı yüke maruz kalan fonksiyonel derecelendirilmiş gözenekli (FGP) sandviç kirişlerin statik davranışını analiz etmek için kullanılmıştır. Çubuğun çekirdeği fonksiyonel derecelendirilmiş gözenekli malzemeden, üst ve alt tabakaları ise izotropik homojen malzemelerden yapılmıştır. Üniform ve simetrik gözenekli malzeme dağılımları, iki farklı gözenekli malzeme çeşidi olarak kullanılmıştır. ANSYS programında BEAM189 elemanı kullanılarak kayma deformasyon etkisi dikkate alınmıştır. Bu sonlu eleman, birinci mertebeden kayma deformasyon teorisine dayanmaktadır. Gözeneklilik katsayısının, sınır koşullarının ve gözenekli malzemenin türünün, ele alınan alınan yapı elemanların statik davranışı üzerindeki etkisi ayrıntılı olarak sunulmuştur. Sonuçlar, gözeneklilik katsayısının FD sandviç kirişlerin statik analizi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Bu malzemelerin gözenekli olması rijitlik ve mukavemet gibi bazı davranışsal yönleri ve özellikleri olumsuz etkileyebilir, ancak titreşim azaltma, termal izolasyon, enerji absorbsiyonu ve diğer özellikler gibi diğer alanlarda üstün performans sağlayabilir. Porozitenin ele alınan sandviç kirişlerin dinamik davranışları üzerindeki etkisinin araştırılması, hesaplanan serbest titreşim frekanslarının yorumlanması ile gerçekleştirilmiştir. FD sandviç kirişlerinin mekanik özellikleri kalınlık boyunca porozite katsayına bağlı olarak değiştmektedir. Bu katsayının serbest titreşim frekansları üzerinde etkisi detaylı bir şekilde incelenmiştir. Dört adet farklı mesentli kiriş (ankastre- ankastre, sabit-sabit, ankastre -serbest, ankastre- sabit) için analizler gerçekleştirilmiştir. Gözeneklik katsayısına ise (0,1 – 0,9) arasında değerler verilerek 4 gruptan oluşan toplam 264 kiriş örneği analiz edilmiştir. Simetrik tabakalı durumunda her gözeneklik dağılımı (üniform ve SMCR) için 44 model, simetrik olmayan tabakalanma durumu için 44 model ve PLANE183 sonlu elemanı için de 44 model oluşturulmuştur. Dinamik analizden elde edilen sonuçlar, gözeneklilik sabitinin FD gözenekli sandviç kirişlerin doğal frekansları üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.