3
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Archived Theses
Farklı zeminlerde üst yapıya etkiyen deprem yükü hesabı için normalize davranış spektrumu önerisi
Geoteknik özellikleri bilinen bir sahada mühendislik anakayasında oluşan bir kuvvetli yer hareketinin zemin yüzeyine ulaşıncaya kadar her bir zemin tabakasındaki değişiminin incelenmesi "Yer Tepki Analizi" olarak adlandırılmaktadır. Yer tepki analizi sonucu zemin yüzeyinde olan değişim, zemin büyütmesi olabileceği gibi azaltma şeklinde de olabilir. Bu değişimin uygulamadaki mühendisler tarafından kolaylıkla hesaplanabilmesi için bir yöntem geliştirilmesi hedeflenmiştir. Normalize davranış spektrumu adı verilen yöntemin geliştirilmesi için yapılan analizlerde tabaka kalınlıkları 5m, 10m, 15m, 20m, 25m ve 30m olan altı farklı zemin modelinin her biri için kayma dalgası hızları 150m/s, 200m/s, 250m/s, 300m/s, 350m/s ve 400m/s olduğu kabul edilen altı farklı grup oluşturularak otuz altı ayrı zemin profili oluşturulmuştur. Deepsoil yazılımı ile San Francisco Depremi, Morgan Hill Depremi, Chi-Chi Depremi, Sierra Madre Depremi, Coyote Lake Depremi, Whittier Depremi, Northridge Depremi, Tottori Depremi, San Fernando Depremi, Loma Prieta Depremi, Kocaeli Depremi, Parkfield Depremi, Kobe Depremi, Iwate Depremi, Tabas Depremi, Landers Depremi ve Düzce Depremlerinden oluşan 17 depremin toplam 37 kaydının Vs hızı 760m/s ile bu değerden büyük kaya ortamlarında kaydedilmiş ivme kayıtları kullanılmıştır. Toplam 37 kaydın maksimum ivme değerlerine göre yapılan sıralamada A0 deprem ivme katsayısı sırasıyla 0.10g için 0.05g-0.15g arası, 0.20g için 0.15g-0.25g arası, 0.30g için 0.25g-0.35g arası, 0.40g için 0.35g-0.45g arası, 0.50g için 0.45g ve üzeri maksimum ivme değerlerine göre beş farklı deprem bölgesine ayrılmıştır. Her deprem bölgesi için ayrı analizler yapılarak 6 farklı kayma dalgası hızı ve 6 farklı zemin modeli için oluşturulan 36 zemin profili ile toplamda 1332 adet yer tepki analizi yapılmıştır. Oluşturulan deprem bölgeleri için yer tepki analizleri sonucu elde edilen davranış spektrumları her bir periyotta kendi anakaya spektrumlarına bölünmesiyle her deprem bölgesine ait kayma dalgası hızlarına ve tabaka kalınlıklarına bağlı normalize davranış spektrumları (NDS) elde edilmiş olmaktadır. Normalize davranış spektrumları uygulamada analizi yapılacak sahanın deprem bölgesine göre seçilecek ana kaya ivme spektrumu ile yine deprem bölgesine bağlı olarak sahanın kayma dalgası ve tabaka kalınlığı parametrelerine göre belirlenen normalize davranış spektrumunun çarpılması ile sahanın geotenik özelliklerinin dikkate alınmış olduğu yerel zemin davranış spektrumu hesaplanmış olmaktadır. Sonuç olarak da yapıya etkiyecek deprem yükü saha verilerini içeren yerel zemin davranış spektrumundan elde edildiğinden yapı tasarımı daha doğru ve güvenli yapılmış olmaktadır.
Tünel tasarımına etki eden faktörlerin incelenmesi
TÜNEL TASARIMINA ETKİ EDEN FAKTÖRLERİN İNCELENMESİ ÖZET Tünellerin tasarımı için zemin koşullarına, kullanım amacına ve imalat tekniklerine bağlı olarak ortaya çıkabilecek faktörler göz önünde bulundurularak farklı yaklaşımlar ve yöntemler geliştirilmiştir. Bunları kullanarak ülkemizde ve dünyada toplumsal refah seviyesini arttıracak yapılar inşa edilmiş ve devreye alınmıştır. Dünya nüfusunun hızla artışı göz önüne alındığında bu yapılara olan ihtiyacın günden güne artacağı kolayca tahmin edilecektir. Tünellerin tasarımının daha doğru olarak gerçekleştirilmesi için tasarımda göz önünde bulundurulması gereken faktörlerin gerçeğe yakın bir şekilde ele alınması, yapının inşa edileceği zemin hakkında yeterli araştırma yapılması büyük önem taşımaktadır. Tünellerin yapımında kullanılan betonarme elemanların geometrisi ve üretim yöntemleri tünel açma yöntemlerine göre değişiklikler göstermektedir. Ekonomik koşullar dikkate alınarak bu yöntemlere tasarımcı tarafından karar verilmektedir. Fakat yapım aşamaları içerisinde dikkate alınmayan sebepler ile hem yapım süresi gecikmekte hem de onarım masrafları ortaya çıkmaktadır. Yapıda onarım yapmak zorunda kalınmaktadır ve onarılmış bir yapı doğru yapılmış bir yapıdan daha maliyetli ve daha güvensiz olmaktadır. Hataların en aza indirilmesi amacıyla tasarım süreci yapımın tamamını kapsaması, tüm parametrelerin doğru değerlerle ele alması gerekmektedir. Bu amaçla bu yayında tasarım aşamaları, bu aşamaların yürütülmesi, ortaya çıkabilecek hatalar üzerinden değerlendirmeler sunulmaya çalışılmıştır. Tüneller metro yapıları olarak yaygınlaştıkça şehirlerde yapı tünel etkileşimli problemler de artmaktadır. Hesap aşamasında tünel üzerine yapılacak bir yapının tünelde meydana getireceği etkiler incelenecektir. Birinci bölümde tünellerin kullanım amaçları, ülkemizde yapılan tüneller incelenmiştir. Tünel açma yöntemlerine ve kullanım amacına göre değişen tünel kesitleri verilmiştir. Tünel tasarımı konusunda günümüze kadar yapılmış ulusal ve uluslararası başlıca çalışmalar incelenmiştir. İkinci bölümde farklı tünel açma yöntemlerine göre tasarım ve üretimin nasıl şekillendiği özetlenmiştir. Bu bölümde del patlat yöntemi, aç kapa yöntemi, mekanize tünel açma yöntemleri ve diğer yöntemlerden bahsedilmiştir. Tünellerin yapım amaçlarına göre hangi yöntemin daha uygun olacağına dair fikirlere yer verilmiştir. Farklı zemin koşullarında tünel açılması amacıyla üretilmiş tünel açma makinelerinden örneklere yer verilmiştir. Üçüncü bölümde ise tasarımın konusu olan destek yapısı hesabının hangi yöntemler ile yapıldığı, hesap aşamasında gerekli olan bilgiler ortaya konulmuştur. Tünel projesinin oluşturulması ve yapım aşamasında tasarımın gözden geçirilmesi amacıyla yapılması gereken proje adımlarından bahsedilmiştir. Günümüze kadar olan süreçte kullanılan sınıflandırma yöntemleri incelenmiş ve bu yöntemlere ait sınıflandırma tabloları verilmiştir. Sınıflandırma tablolarından elde edilen parametreler ile destek yapısının belirlenmesine ait çalışmalar verilmiştir. Bu bölümde sonlu elemanlar yöntemi açıklanmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan örnek çalışmalar ve modeller incelenmiştir. Bu modellerde oluşan destekli ve desteksiz tünel açma aşamalarının xxiv hesap sonuçlarındaki yük dağılımları ortaya konulmuştur. Dördüncü bölümde Makine kazısı sırasında ortaya çıkmış kafes (truss) kuvvetinin sebebiyet verdiği destek yapısı hasarları incelenmiştir. Yapım aşamasında ortaya çıkan hasarlardan bahsedilmiştir. Hesaplarda tünel zemin modeli haricinde dikkate alınması gereken ve hasarların oluşmasına sebebiyet veren yapım aşamalarından bahsedilmiştir. Deprem durumuna bir örnek olan Wenchuan depreminin meydana getirdiği hasarlar incelenmiştir. Tünellerde ortaya çıkması muhtemel hasarlar ve bu hasarlar için uygulanabilecek onarım yöntemleri verilmiştir. Tünel kaplamasında meydana gelebilecek hasarlar destek yapısının beton hasarları, kullanımı etkileyen hasarlar, taban yüzeyinin hasarları gibi çeşitli kusurlar olarak oluşabilmektedir. Gözlemler sonucunda, destek yapılarında çeşitli çatlakların meydana geldiği tespit edilmiştir. Türk Standardında [TS500] bu çatlaklar 0.3mm'de sınırlandırılmıştır. Fakat belirtilen mertebenin tünel destek yapısında elde edilebilmesi için dış basıncın tüm tünel yapısına dağılımı ve denge durumunun sağlanması gerekmektedir. Bu durumun çeşitli nedenlerle sağlanamadığı, zeminin değişken yapısı ve yapım yöntemlerinin etkisi gözlemlenmiştir. Kaplamalarda üretim, taşıma, yerleştirme ve diğer yapım aşamalarında dahi çatlakların oluşabildiği gözlemlenmiştir. Günümüzde hasarların giderilmesi amacıyla kimyasal ürünler ile çözümler üretilmektedir. Bu ürünlerin uygulanması için yapılması gerekenler ve nerelerde uygulanabileceğine dair öneriler sunulmuştur. Yapım aşamasında olan bir tünelde yapılan enjeksiyon ve onarım uygulaması verilmiştir. Tünel yapısını destekleyebilecek ve tünel açılmasında zemin koşullarını iyileştirerek daha uygun koşullarda tünel açılmasına müsaade edecek olan öncül enjeksiyon yöntemi incelenmiştir. 5. bölümde Plaxis programından yararlanılarak zemin içerisine mevcut tünel olması durumunda yüzeyde yapılan yapının tünelin konumuna dayalı olarak ve farklı zemin koşullarında tünel içerisinde meydana getireceği taban deformasyonu değişimi irdelenmiştir. Trakya formasyonuna ait olan grovak parçalı kil ve az ayrışmış grovak zeminlerde, tünel örtü kalınlığının 5, 10 ve 15 metre olduğu yapımı tamamlanmış, Kartal –Kadıköy metro hattı projelerinde A1 kesiti ile verilen mekanize açılmış tünel üzerine yapılan 5, 10 ve 15 katlı bir yapının tünel kaplamasında oluşturacağı etkiler hesaplanmıştır. Hesaplarda ray üstü düşey yer değiştirmeleri ve tünel kaplaması kesit tesirleri elde edilerek elde edilen değerler irdelenmiştir. Tünel örtü kalınlığına bağlı olarak iki farklı zemin tipinde yapı yapılması durumunda ortaya çıkacak düşey yer değiştirmelere ait bağıntılar elde edilmiştir. Bu bağıntıların hesabı için ray üstü noktalarında elde edilen meydana gelecek düşey deformasyonun sonuçları yapım zamanı ile ilişkilendirilerek eğriselleştirilmiştir. Hesaplar 7 aşamada gerçekleştirilmiştir. 5. aşama, 6. aşama ve 7. aşamalar tünel-yapı etkileşimini ele almaktadır. Bu aşamalarda üçer adet nokta olmak üzere iki hesap için toplam 6 adet nokta tespit edilmiştir. Bu noktaların birbiriyle ilişkili olan her üçünden geçen eğrinin bağıntısı yazılarak grovak parçalı kil zemin ve az ayrışmış grovak zeminde 5 metre ile 15 metre arasında iki adet bağıntı önerilmiştir. Fakat düşey yer değiştirmelerin belirlenmesi için kesin hesap yapılması gerekmektedir. Sonuçlar kısmında, tünel tasarımının yapılması sırasında ek kazı yükleri, elemanların taşınması sırasında oluşan yükler gibi ön koşulların da iyi bir şekilde değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu durumlara özgün, bölütlerin korunmasını amaçlayan donatım sistemlerinin ve ek detayların düşünülmesi gerekmekte olduğu belirtilmiştir. Yapım aşamalarının detaylı bir şekilde ele alınarak her aşamada kullanılacak olan makine, donanım ve diğer etkenlerin tünel kaplamasına olan etkisi değerlendirilmelidir. Tasarım aşamasının tünel yapımı boyunca devam etmesi gerektiği ortaya konulmuştur. xxv Ortaya çıkabilecek hasarların önlenmesi özellikle zeminin farklı yüklerinin tünel kaplaması üzerinde ortaya çıkaracağı farklı yük ve yer değiştirmelerin tünele etkisinin azaltılması ile mümkün olmaktadır. Bu amaçla tünel kaplaması arkasına yapılacak enjeksiyon harcının sıkışabilir tipte olmasının faydalı olduğu belirlenmiştir. Ayrıca tünel destek yapısı ile zemin arasına enjeksiyon uygulanarak zeminin kendi içinde kenetlenmesi ve farklı yük dağılımlarının engellenmesi sağlanarak tünel iç yüzeyinde meydana gelecek hasarlar önemli ölçüde azaltabilir. Tünel kaplaması arkasından gelen suyun engellenmesi için sırasıyla enjeksiyon harcı ve daha sonra kimyasal birleşimler kullanılması önerilmiştir. Tünel-yapı etkileşimi incelendiğinde grovak parçalı kil zeminlerde, az ayrışmış grovak zemine oranla daha yüksek kesit tesirleri ve ray üstü yer değiştirmeleri meydana geldiği görülmüştür. Tünel örtüsünün 10 metreden daha az olması durumunda ray üstü yer değiştirmeleri 1 cm değerini geçmektedir. Tünel örtüsü arttıkça düşey yer değiştirmelerin azalması eğrilerden elde edilen eğimler incelendiğinde 5 metre örtü kalınlığına sahip iken grovak parçalı kil zeminde kat sayısıyla orantılı olarak negatif yönde arttığı elde edilmiştir. Aynı zeminde 10 metre ve 15 metre örtü kalınlıklarında düşey deformasyonun eğiminin kat sayısına bağlı olarak negatif yönde azaldığı tespit edilmiştir. Az ayrışmış grovak zeminde 5 metre örtü kalınlığında düşey yer değiştirmelerin yapının yapım sürecinde eğiminin arttığı gözlenirken 10 metre ve 15 metre örtü kalınlıklarında artış azalışların çok daha düşük değerlerde meydana geldiği gözlenmiştir.
Retrofitting of 10-storey steel frame building with concentric braces (LRFD)
In this study we retrofit a 10-storey steel framed building which is designed under gravity and wind loads according to ASCE 7-10 following ANSI/AISC 341-10. In addition drawing and cost analysis has been carried out separately Building is residential and in accordance with ASCE 7-10, table 1.5-1 categorized as III occupancy category. Seismic importance factor is 1.25 from table 1.5-2. Situated in San Francisco Bay area specified as seismic zone 1( with Risk category III) which consider as most vulnerable area in which most earthquake may occur in United States according Uniform building code. Site class is E (soft soil profile-soft clay chapter 20.3.2) table 20.3-1 site classification with soil safe/allowable bearing capacity which presumed 100 kN/m² referring to table IBC 1806.2 (presumptive load bearing values) modulus of subgrade reaction taken 10000 kN/m³ according to Joseph E. Bowles foundation design and analysis page 505 table 9-1. Structure is steel framed 10-story building comprise of a ground floor, 8 normal floors and a rooftop with 13, 10.5 and 8.5 feet in height respectively. Composite slab type chosen for slab system. Structure elements such as plates comply ASTM A830 / A830M-14 and slabs concrete controlled over ACI 318-11. Structure has designed under gravity and wind loads. Preliminary design has been done with SAP 2000 program. İn addition, in order to verifying the results from program hand calculation for random connection and members has been done. While designing, structure elements, column and beam defined as frame, slab as shell. Afterward, retrofitting applied in order to fortify building against earthquake loads. Retrofitting executes with applying braces in some sections X and Y directions. The structure is regular and analyzed using three techniques: equivalent lateral force analysis, modal response spectrum analysis and modal response history analysis. In each case, the structure is modeled in three dimensions and only linear elastic response is considered. The results from each of the analyses are compared and the accuracy and relative merits of the different analytical approaches are discussed.