144
Arşivlenen Tez
4
DOI Atanmış
3%
DOI Oranı
Arşivlenen Tez
Kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon sistemlerinin optimizasyonu
Bu doktora çalışması kapsamında gerçek hayatta projelendirme aşamasında karşılaşılan sorun ve durumları da göz önüne alarak, kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon sistemlerinin projelendirilmesinde optimizasyon yöntemlerinin kullanımının araştırılması ve programlanması amaçlanmıştır. Bu amaçla çeşitli optimizasyon yöntemleri incelenmiş ve probleme en uygun olarak genetik algoritmanın kullanılmasının uygun olacağına karar verilmiştir. Kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon projelerinin yapımı iki ana başlık altında değerlendirilmiştir. İlk olarak şebekede akım yönlerinin belirlenmesi yön optimizasyonu olarak ele alınmıştır. Bu aşamada literatürden elde edilen yaklaşık maliyet formülleri optimizasyon sürecini yönlendirmek amacıyla çeşitli ceza bedelleri ilave edilerek kullanılmıştır. Her hat için debinin hangi yöne doğru aktığı bilgisi, genetik algoritma girdisi olarak alınmıştır. Sonuçta elde edilen optimum şebeke bir sonraki aşama için esas alınmıştır. Kentsel yağmur suyu ve kanalizasyon sistem tasarımının optimizasyonunda dikkate alınan ikinci başlık hidrolik optimizasyonu olarak adlandırılmıştır. Yön optimizasyonu ile elde edilen şebeke verileri ve projeye ait gerçek maliyetler kullanılarak sistemin genel optimizasyonu ile boru çap değerleri ve eğimleri elde edilmiştir. Yukarıda belirtildiği üzere iki aşamalı olarak tasarlanan optimizasyon işlemleri için genetik algoritma kullanılarak bir bilgisayar programı hazırlanmıştır. Hazırlanan bilgisayar programı iki adet gerçek şebeke üzerinde denenmiştir. Gerçek proje verileri kullanılarak yapılan denemeler sonucunda optimizasyonsuz proje maliyetlerine kıyasla daha uygun sonuçların elde edildiği görülmüştür.
Betonarme kirişlerin kesme kapasitesinin dış donatılar ile arttırılması
Betonarme yapılar deprem yükleri, düşey yükler, kullanım amacı değişikliği ve benzer sebeplerden dolayı hasar görebilmektedir. Bu yapılarda ve yapısal elemanlarda sıklıkla ortaya çıkan kesme hasarı yapıları oldukça güvensiz hale getirmekte ayrıca önemli sayıda can ve mal kayıplarına sebebiyet vermektedir. Özellikle kirişlerin kesme kapasitelerinin yetersizliği nedeniyle ortaya çıkan bu hasarları önlemek veya mevcut hasarlı binaları güçlendirmek için kirişlerin kesme kapasitelerini arttırılması gerekmektedir. Bu amaçla, kesme kapasitesi yetersiz kirişler için literatürde birçok yöntem önerilmiş ve uygulanmıştır. Bunlardan bazıları: beton katman eklenmesi, FRP, CFRP, çelik plaka yapıştırılması veya dış donatı eklenmesidir. Bu tez çalışmasında kesme kapasitesi yetersiz olan betonarme T kesitli kirişlerin güçlendirilmesi için yeni bir yöntem önerilmiştir. Bu kirişler yeni geliştirilen enine dış donatı sistemi ile sarılmıştır. Enine dış donatılara ek olarak kirişlerin çekme bölgesine boyuna dış donatılar ankre edilmiştir. Güçlendirilen bu kirişler iki noktadan yüklemeye tabi tutularak deneyleri yapılmıştır. Son olarak elde edilen deneysel ve yönetmelik sonuçları sonlu elemanlar programı ABAQUS' den elde edilen analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Tez çalışması üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada kirişlerin üretimi gerçekleştirilmiş, kirişler güçlendirilmiş ve deneysel olarak yüklemeye tabi tutulmuştur. İkinci aşamada kirişlerin ABAQUS programı ile sonlu elemanlar modelleri oluşturulmuş ve analizleri gerçekleştirilmiştir. Son olarak uygulama mühendislerinin önerilen yöntemi kolaylıkla kullanabilmesi için Türk Deprem Yönetmeliği-2007 (TDY-2007) ve TS500-2000 formülasyonları ile kirişlerin yük taşıma kapasiteleri belirlenmiş ve sonuçların uyumu karşılaştırılmıştır. Çalışma kapsamında üretilen 21 adet kesme kapasitesi yetersiz betonarme T kesitli kirişlerin 3 adedi güçlendirilmeden (RF), geri kalan 18 adedi ise 6 farklı yöntem ile güçlendirilerek yüklemeye tabi tutulmuştur. Kesme kapasitesi yetersiz bu kirişler Ø6/400 mm eksik etriyeye, çekme bölgesinde 2Ø12, basınç bölgesinde 4Ø8 boyuna donatıya sahiptir. Kirişlerin beton dayanımları 16 Mpa olarak hesaplanmış ve üretilmiştir. Kirişler sırasıyla, 3 mm kalınlığında levha ve 100 mm aralıklı enine dış donatılar ile (GK1), 3 mm kalınlığında levha ve 200 mm aralıklı enine dış donatılar ile (GK2), 6 mm kalınlığında levha ve 100 mm aralıklı enine dış donatılar ile (GK3), 6 mm kalınlığında levha ve 200 mm aralıklı enine dış donatılar ile (GK4) güçlendirilmiştir. Bunlara ek olarak kirişlerin çekme bölgelerine boyuna donatılar ankre edilmiştir. Bu kirişler 3 mm kalınlığında levha ve 100 mm aralıklı enine dış donatılara ek olarak 2Ø12 boyuna dış donatı (GK5), 3 mm kalınlığında levha ve 100 mm aralıklı enine dış donatılara ek olarak 1Ø12 boyuna dış donatı (GK6) ile güçlendirilmiştir. Güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş kirişler monotonik olarak artan yüklemeye tabi tutulmuştur. Yükler kirişe iki noktadan çelik transfer kirişi ile aktarılmıştır. Deneyler sonucunda kirişlerin akma yükü, akma deplasmanı en büyük yükü, göçme yükü, göçme deplasmanı ve rijitliklerindeki değişim incelenmiştir. Bunlara ek olarak kirişlerin yük deplasman eğrileri ve hasar durumları karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Kirişlerin sonlu elemanlar analizleri ABAQUS paket programı ile yapılmıştır. Beton malzeme özelliği ve hasar davranışı olarak Concrete Damage Plasticity (CDP) kullanılmıştır. Çelik için elasto-plastik malzeme varsayımı kullanılmıştır. Sonlu elemanlar ağ yapısı olarak C3D10M eleman özelliği kullanılmıştır. Ayrıca önerilen yöntemin teorik hesaplarının yapılabilmesi için TDY-2007 ve TS500-2000 formülasyonları kullanılmıştır. Son olarak analizlerden elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda deneysel ve teorik sonuçların birbirleri ile uyumlu olduğu anlaşılmıştır. Bu durum uygulama mühendislerinin önerilen yöntemi kolaylıkla kullanabileceğini göstermektedir. Tez çalışmasında önerilen yöntemin yapısal elemanların güçlendirilmesinde güvenle kullanılabileceği anlaşılmıştır. Ayrıca bu yöntemde yerinde kalıp, beton ve demir işçiliği gerekmemesi ve dış donatıların yapıların öz ağırlığını arttırmaması mantolama ve çelik plaka ekleme yöntemlerine göre önemli avantajlardır. Bunlara ek olarak yangın ve sıyrılma problemlerinin dış donatılar için önemli bir sorun teşkil etmemesi FRP, CFRP yöntemlerine karşı üstünlük olarak sayılabilir. Tez çalışmasıyla geliştirilen yöntemin güvenilir, ekonomik ve pratik bir şekilde uygulanabildiği görülmüştür. Bu nedenlerle önerilen yöntemin toplumsal birçok ihtiyaca ve toplumsal birikime önemli katkılar sağlayacağı düşünülmektedir. Anahtar kelimeler: Güçlendirme, Dış Donatı, Betonarme T Kiriş, SEM Analizi, CDP Modeli
Geri basamak akışında nanoakışkanlı salınımlı zorlanmış taşınımın sayısal analizi
Bu çalışmada akışkan olarak su bazlı nanoakışkanların kullanıldığı geri basamak akışında salınımlı zorlanmış taşınımın sayısal analizi yapılmıştır. Çalışma basamak yüksekliğine göre 10 ile 200 arasında değişen farklı Reynolds sayılarında, farklı giriş hızları, farklı Strouhal sayıları alınarak yapılmıştır. Çalışma sıvısı % 1 ve % 5 hacimsel oranlarında Al2O3 ile Cu nanopartiküllerini içeren su bazlı nanoakışkanlardır. Uygun ağ yapısını belirleyebilmek için modelde ağ analizi yapılmıştır. Sayısal çözümler FLUENT programı aracılığıyla sonlu hacimler metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Konuyla ilgili çeşitli parametrelerin, Reynolds sayısının, salınım frekansının etkisi akış ve ısı transferi karakteristikleri sayısal olarak incelenmiştir. Nanoakışkanlar su ile karşılaştırıldığında ısı transferinde çok fazla bir gelişme görülmemiştir. Çünkü sıcak yüzey ile akışkan arasındaki sıcaklık farkı çok yüksek değildir. Nanopartiküllerden Cu nanopartikülünün oranı arttıkça ısı transferindeki gelişmenin daha iyi olduğu belirlenmiştir.
Izgara sistemlerin ateş böceği algoritması optimizasyon yöntemi ile optimum boyutlandırılması
Bu çalışmada, ızgara sistemlerin literatürde yer alan ateş böceği algoritması yöntemi yardımıyla optimum profil boyutlarına ve minimum ağırlığa sahip olacak şekilde tasarımı yapılmıştır. Algoritma adını, hareket mantığının model olarak kabul edildiği ateş böceklerinden alır. Ateş böceklerinin tek cins olmaları ve her bir bireyin kendi aralarındaki çekim gücü etkisi algoritmanın temelini oluşturmaktadır. Tasarım algoritması LRFD-AISC (Yük ve Direnç Faktörü Tasarımı-Amerikan Çelik Konstrüksiyon Enstitüsü) uygulaması sonucu oluşan yer değiştirme ve dayanım sınırlamalarını göz önüne almaktadır. Ateş böceği algoritması yöntemi bu tasarım sınırlayıcılarının sağlanması koşulu ile ızgara sistemin enine ve boyuna kirişleri için LRFD-AISC' de verilen 272 farklı W-profili arasından uygun profili seçer. Oluşturulan her bir tasarımın ağırlığı kendisini meydana getiren bütün profillerin birim ağırlıklarının dikkate alınması suretiyle hesaplanır. Bütün iterasyonlar sonunda minimuma indirgenmiş olan sistem ağırlığı algoritma tarafından kaydedilir ve nihai sonuç olarak kabul edilir. Tasarım örnekleri sunulan algoritmanın etkinliğini göstermeyi amaçlamaktadır.
Akarsu akımlarının tahmininde yapay zekâ tekniklerinin kullanılması
Suya olan talep arttıkça, su kaynaklarının etkili planlaması ve yönetimi su kaynakları verimlerinin daha güvenli bir şekilde tahmin edilmesini gerektirmektedir. Geçmiş akımlar ve havzada kaydedilen yağışlardan nehir akımlarının tahmin edilmesi geleneksel olarak otoregresif (AR), hareketli ortalamalar (MA) ve otoregresif hareketli ortalama (ARMA) gibi bir dizi stokastik zaman serisi yaklaşımlarıyla yapılmaktadır. Yapay zekâ teknikleri karmaşık nonlineer süreçleri modellemede kapasitelerinden dolayı bir süredir geleneksel yöntemlerin yerine kullanılmaktadır.Bu çalışmada teknikleri geçmiş akımlardan ve memba akım ölçüm değerlerinden nehir akımlarının tahmini için yapay zekâ teknikleri kullanılmıştır. Kullanılan yapay zekâ teknikleri arasında ileri beslemeli geri yayınım yapay sinir ağı, genelleştirilmiş regresyon yapay sinir ağı, bulanık mantık yöntemleri bulunmaktadır. Kıyaslama için çok değişkenli regresyon analizi kullanılmıştır.
Betonarme yapıların doğrudan yerdeğiştirmeye dayalı sismik tasarımı
Günümüzde kullanılan performansa dayalı tasarım metotlarından en yaygın olanı kuvvete dayalı tasarım metodudur. Ancak şu bilinmektedir ki deprem sonucunda oluşan yatay kuvvetler, yapıda yatay yerdeğiştirmelere, bu yerdeğiştirmeler da yapıda, yapısal ve yapısal olmayan hasarlara neden olmaktadır. Bu hasar potansiyelini kuvvete dayalı tasarım ile kontrol altında tutabilmek yerdeğiştirmye dayalı tasarıma göre daha zordur. Kuvvete dayalı tasarımda sırasıyla: ön boyut belirlenir, daha sonra yapısal periyot ve elastik ivme spektrumu kullanılarak elastik spektral ivme katsayısı bulunur ve en sonunda elde edilen yatay deprem kuvvetlerine göre yapı tasarlanır. Yerdeğiştirme kontrolü ise en son yapılır. Yerdeğiştirmye dayalı tasarımda ise, tasarıma hedef bir yerdeğiştirme seçilerek başlanır.Yapılan çalışmada ayrıca doğrusal olmayan statik itme analizi ile doğrusal olmayan dinamik analiz karşılaştırılmıştır. Bu uygulamalar için Nonlin dinamik analiz programı ve İdecad programı kullanılmıştır. Ayrıca bu yöntemlere ait yapısal çözümleme, elemanların tasarımı, hesaplarda izlenen yollar, yerdeğiştirme profilinin elde edilmesi incelenmiştir.
Prefabrik yapıların tasarımı ve çelik yapılar ile metraj kıyaslaması
Günümüzde modern yapılar ve bunlara esas olmak üzere yapı elemanlarının fabrika ortamında üretimi her geçen gün yaygınlaşmaktadır. Özellikle 2.Dünya savaşından sonra meydana gelen yıkım, hızlı bir yapılaşma ihtiyacını doğurmuş bu da daha kısa sürede, daha çok, daha kaliteli ve daha ucuz yapılaşma ihtiyacını gündeme getirmiştir.Geleneksel malzemeler ve yöntemlerle inşa edilen yapılarda insan faktörü çok önemlidir. Fabrika ortamında yapılan üretimlerde insan hatasının en aza indirilmesi, kalitenin yükseltilmesi söz konusudur.Açıklığın büyük olduğu yapılarda uzay kafes, çelik makas gibi çelik yapı elemanlarının kullanılması gerekmektedir. Fakat İşlevsel olarak büyük açıklıklara ihtiyaç duymayan sanayi tesislerinde ekonomik olduğu için prekast sistemler tercih edilmektedir. Günümüzde sanayi yapılarının çoğu prekast yapım sistemleri ile inşa edilmektedir. Prekast yapım sistemleri; yatırımlarında ekonomi arayan işletmeler için bir çok avantaj sağlamaktadır.Betonarme olarak imal edilen prekast kolon, kirişler, döşemeler, vb tesis kuruluş yerine nakledilir ve montajı gerçekleştirilir. Yapı strüktürü çok hızlı bir şekilde oluşturulabilmektedir. Bu sistemler hazır olarak üretildikleri yerden getirilir ve önceden hazırlanmış olan soketler (temeller) üzerine yerleştirilir. Prekast elemanlar arasındaki bağlantı detayları belli bir standartta olduğu için montaj işçiliği de kolaylaşmaktadır. Vinçler prekast elemanları kaldırırlar ve montaj dakikalar içinde gerçekleşir. Mimari projesinde işlevsel olarak uygun olduğu takdirde sanayi yapıları için prekast yapı sistemleri çok sık tercih edilmektedir.Yapılan çalışma prefabrik yapı sistemini incelemektedir. Prefabrik yapı elemanları, bu elemanların sınıflandırılması, birleşimleri, üretimi ve üretim yerleri, avantajları ve dez avantajları anlatılmaktadır. Ayrıca prefabrik yapı sistemi tasarım ve hesabının yapılırken nasıl bir yol izleneceği, hangi yöntemlerle çözüm yapılacağı ve kullanılan malzemenin maliyeti hesaplanarak, eğer yapı sistemimiz çelik yapılsaydı prefabrik sisteme göre maliyetinde nasıl bir değişim olacağı anlatmaktadır.
Mafsalın sürekli yapı mekanizmasına etkisinin İDECAD ile incelenmesi
Bu çalışmada rijit bağlantılı bir betonarme yapının kirişlerini mafsallaştırarak yeni bir betonarmeyapı sisteminin İDECAD ile statik ve dinamik hesaplarını yapıp çıkan sonuçları karşılaştırarak rijit vemafsal bağlantıların yükler altında göstermiş oldukları davranışlar incelenmiştir. Bu amaçla İDECADVersiyon 5.511 Enterprise kullanılmıştır.Hesap esasları TS 500-2000, DBYDH-2007 ve afet bölgelerinde yapılacak yapılar hakkındayönetmeliklerden yararlanılmış ve İDECAD programında hesaplamalar yapılmıştır. Örnek olarak seçilenyapının bulunduğu yerel zemin sınıfı Z3,1. deprem bölgesi, zemin emniyet gerilmesi 11,40 t/m2, betonsınıfı C30 seçilmiş, çelik sınıfı S420 seçilip tasarım yapılmıştır. Bu verilere göre yapıya gelen yükleraltında yapının davranışı ve gerekli donatı hesabı yapılmıştırAraştırma sonunda; Yapılan analizler sonucu rijit bağlantılı betonarme yapının mafsal bağlantılıbetonarme yapıya göre daha az deplasman yaptığından dolayı yapılacak olan betonarme yapılarınbağlantıları rijit olarak yapılıp buna göre hesap yapılacağı anlaşılmıştır.
Modeling local scour using k-? turbulence model and soft computing techiques
In this study, a hybrid numerical-analytical model is developed, which simulates the temporal evolution of local scour downstream of hydraulic structures, and simulates the flow patterns in the scoured zone. The hybrid model consists of an analytical model and a k-? turbulence model. The analytical model analyzes the external forces acting on a bed grain and models the instantaneous shape of the scour hole solving an integro-parabolic equation. The numerical model derives the instantaneous shape of mobile bed and simulates the flow patterns in the corresponding scour hole.The proposed model is verified by experimental data taken from the studies of others in the literature, predictions of commercial software and numerical studies in the literature. The proposed hybrid model predicted the temporal evolution of local scour downstream of hydraulic structures, and simulated the flow patterns in scoured hole with quite good agreements with the experimental ones. The proposed hybrid model proved to be efficiently used in complex hydraulic engineering problems. The use of a new approach to prediction of local scour, soft computing technique, is presented. Artificial Neural Networks and Genetic Programming based models are developed, which predict the local scour downstream of hydraulic structures. The results encourage the use of soft computing technique in very complex hydraulic engineering problems.
Neural network modeling of torsional strength of reinforced concrete beams
This study presents the application of Neural Networks (NN) for modeling torsion of RC beams. The NN models are proposed for the computation of selected two different NN models. The proposed NN models are based on a wide range experimental database. The accuracy of the proposed NN models is quite satisfactory as compared to results of design codes. Moreover, the results of proposed NN formulations are compared with existing models and are found to be more accurate than the expression available in the literature. The generalization capability of proposed NN models is also verified by a set of parametric studies.