Yenilikçi çelik bağlar içeren yığma dolgu duvarlı betonarme çerçevelerin yatay yük direncinin modellenmesi

Betonarme ve çelik çerçeve sistemlerde dolgu duvarların yatay yük etkisi dikkate alınmamasına ragmen bu çerçeve sistemlerinde dolgu duvarı yapısının varlığı, çerçeveye uygulanan büyük yatay uyarılarda temel kayma gerilmesinin artmasına sebep olmaktadır. Bu tezde yapılan araştırmada ise, betonarme çerçevelerdeki yığma dolgu duvarların davranışları incelenmiştir ve yığma dolgu duvarlardaki baskın hasar modu olan yatay aşırı yüklemelerin düzlem dışı yüklere mağruz kaldığında ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Bu sebeple, düzlem dışı yüklemelerin stabilize olması için yığma dolgu duvarların bağ kiriş elemanlarıyla güçlendirilmesi gerekmektedir. Sunulan bu tez çalışmasında, dolgu duvarlı ve dolgusuz betonarme çerçeveler üzerinde yapılan deneylerden elde edilen sonuçlarla çevrimsel yük – deformasyon biçimi arasındaki ilişkinin modellenmesi amaçlanmıştır. Dolgu duvarın düzlem dışı stabilitesini arttırmak amacı ile dolgu duvara çelik gergiler uygulanmıştır. Betonarme çerçeveyi farklı dolgu güçlendirme durumlarında simüle etmek için betonarme çerçevenin çevrimsel yüklemesi üzerine çalışılmış ve 2 ana simülasyon stratejisi uygulanmıştır. Bu simülasyon sistemlerinin birincisi, analitik sonuçlara dayanan analitik simülasyondur, ikincisi ise daha önce uygulanmış olan deneysel çalışmalara ve tahmine dayanan, deneysel simülasyondur. Bu çalışma için, 4 adet sistem ele alınmıştır. Bunlar, dolgu duvarlı çerçeve, çıplak betonarme çerçeve, dolgu duvarlı betonarme çerçeve ve iki farklı çeşit donatıyla güçlendirilmiş betonarme çerçevedir. Yapılan çalışmalar boyunca betonarme çerçevenin boyutları ve donatı yerleşimi sabit tutulmuştur. İlk olarak, aşırı yük uygulanan betonarme çerçevede, boş betonarme çerçevedeki doğrusal olmayan plastik mafsal davranışını taklit etmesi amacı ile doğrusal olmayan yay modelinden faydalanıldı. Dolgu duvarın etkisini simüle etmek için doğrusal olmayan çapraz bir mafsal eklenmiştir. Bu modelleme stratejisi numunenin analitik özeliklerine dayandığı için farklı deney sonuçları arasında ilişki kurulmasını zorlaştırmaktadır. xx İkinci yöntem, lineer olmayan yükleme altında davranış biçimini simüle etmek için deney sonuçlarına göre bir lineer olmayan plastik yay kalibre etmektir.yükleme ve deformasyon arasındaki lineer ve lineer olmayan ilişkiyi amlamak en iyi simülasyondur. Bu nedenle herhangi bir çerçevenin herhangi bir yükleme altındaki yük – deformasyon davranışını tahmin etmek için yük – deformasyon ilişkisini deney sonuçlarına göre modellemek çokj iyi bir yaklaşım olabilir. Deneysel veri boyutunu azaltmak için ölçüm cihazları yada LVDT kullanılabilir. Histeresis modeller gözden geçirildi ve ardından deneysel ve analitik simülasyon yöntemleri uygulandı. Deneysel ve analitik sonuçların farklılıkları üzerine çalışıldı. Gelişmiş teknoloji ürünü olan Genetic Algorithm (GA) ile simüle edilen sonuçlar ile deneysel sonuçlar arasındaki uyuşmazlıklar minimize edildi. GA deney sonuçlarını izah etmek için en iyi parametreleri bulacaktır. Bu method eğitim için hazırlanan modellerin herhangi bir deformasyon durumuna maruz kaldıkları zamandaki kapasitelerini ve performanslarını tahmin etmek için kullanılabilir. Bu tezin ek bölümünde simüle edilmiş histeresis sonuçları göstermek amaçlanmıştır ve bu bölüm simüle edilen modelin deneysel sonuçları özgün bir yolla nasıl ispatlayacağını göstermektedir. Yapılan bu çalışmada, 3 histerezis modeli belirlenmiştir. Bunlar; Kinematik, Takeda ve Pivot histerezis modelleridir. Kinematik ve Takeda histerezis modelleri döngüsel verilere bağlı olmasına rağmen, kullanılan veriler döngüsel verilerden ayıklanarak kullanılmıştır. Buna karşılık, Pivot histerezis modelinde simüle edilmiş ve deneysel çalışmalarla elde edilen veriler arasındaki sapmaları minimize edip optimum değeri elde etmeye çalışılırken 5 adet degridasyon parameter elde edilmiştir. Buna ek olarak, simülize sonuçları, deneysel sonuçlara yerleştirmeye çalışılırken Pivot histerezis modelin, Takeda ve Kinematik histerezis modeline kıyasla daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Tez çalışmasının sonucunda, çıplak ve dolgu çereçevelerin döngüsel yanal uyarıları Pivot histerezis modeli ile modellenmiştir. Yük-deformasyon eğrisinin modellemesi, analitik sonlu elemanlar modeli ile hesaplanmıştır. Buna ek olarak, histerezis modeline ait döngüsel veriler ikinci stratejik model kullanılarak belirlenmiştir. Yük-deformasyon eğrisinin temelini analitik olarak belirlerken, numunelerin malzeme ve geometrik özellikleri ele alınmıştır. Başka bir deyişle, bu sayede Pivot histerezis modelindeki parametreler, çerçevelerin geometrik ve malzeme özelliklerinin değişmesiyle değişmemektedir. Bunun sonucunda, çerçevelerin döngüsel uyarıdan aldıkları Pivot histerezis parametreleri, yaklaşık olarak aynı geometrik ve malzeme özelliklerine sahip çerçeveler için aynı olarak labul edilebilmektedir. Bu tez çalışmasında, platformları programlamak için MATLAB programı, sonlu eleman çözümü için ise SAP 2000 programından faydalanılmıştır. Uygulama xxi programlama arayüzü saysesinde MATLAB programından elde edilen analitik sonuçların SAP 2000 programında işlenmesine olanak sağlanmıştır. Bu yöntem sayesinde yeni bir program geliştirmek yerine, MATLAB programından alınan veriler, SAP 2000 programında işlenmiştir. Buna ek olarak, Genetik Algoritma araç çubuğu, elverişli Genetik Algoritma platform olacak şekilde geliştirilmiştir. Bu araştırma ile çerçevelerin ve malzemelerin modellenmesi ve performanslarının tahmin edilmesi hususunda deneysel sonuçlara dayanan yeni yöntemler uygulanmıştır. Bu yaklaşım deneysel sonuçlara dayanarak eğitim modellerinde yük deformasyon ilişkinin simüle etmek ve henüz tecrübe edilmemiş problemleri tahmin etmekte kullanılabilecek olsa da, bu çalışmada farklı koşullar altındaki betonarme çerçevenin yük – deformasyon performasını simüle etmek için kullanılmıştır. Çalışmalar sonucunda, karar tablolarında 2 simülasyon sonuçları arasında hesaplanan ihmal edilebilir zaman değerleri olmasına rağmen, Takeda model deney sonuçları için en uygun model olarak belirlenmiştir.