Çelik yapı sistemlerinde ters v çaprazlı bağlantılarda kullanılabilecek metalik sönümleyici geliştirilmesi ve etkinliğinin araştırılması

Abstract

Bu tez kapsamında, depremin yapılar üzerindeki yıkıcı etkilerini azaltmak amacıyla pasifkontrol sistemler sınıfına dâhil olan yüksek sünekliğe ve enerji tüketim kapasitesine sahip modüleryapıda metalik sönümleyiciler önerilmiş, söz konusu sönümleyici tasarımlarının etkinliklerininaraştırılması amacıyla deneysel ve sayısal çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Söz konusu sönümleyicielemanlar, literatürdeki kaynaklı ve yekpare üretilen sönümleyici tasarımlardan farklı olarak, tümparçaları takıp çıkarılabilir, gerek görülmesi durumunda, sönümleyici elemanlardaki anaelemanların tasarımlarında herhangi bir değişiklik yapmadan yapının süneklik-rijitlik talebineuygun olarak azaltılıp-artırılmasına imkân sağlayan, farklı dayanım ve süneklik talebine sahipyapı sistemlerine kolay bir şekilde adapte edilebilen modüler yapıya sahiptir. Önerilensönümleyici tasarımı ile hem sönümleyiciyi oluşturan parçaların üretilebilirliği hem de yapıya aitçerçeve sisteme montajı daha kolay bir hale gelmektedir. Bu tez kapsamında, gerekli önboyutlandırmalar yapıldıktan sonra, kum saati şekilli dairesel enkesitli (KSDE) çelik çubuklardanoluşan sönümleyiciler, konik şekilli dairesel enkesitli (KDE) çelik çubuklardan oluşansönümleyiciler, sadece çelik plakalardan (ÇP) oluşan sönümleyiciler üretilmiştir. Ayrıca, KSDEve ÇP'lerin birlikte kullanıldığı iki bileşenli enerji sönümleyici (İBES) ve düşey yerdeğiştirmelernedeniyle KSDE ve ÇP'lerin birlikte kullanıldığı enerji sönümleyicide çelik çubukların erkendenburkulmasını önlemek amacıyla yerinde döküm poliüretan elastomer dolgu kullanılarak üçbileşenli enerji sönümleyici (ÜBES) de üretilmiştir. Üretilen sönümleyici elemanları üzerindedeneysel ve sayısal çalışmalar gerçekleştirmiştir. Sayısal çalışmalarda ABAQUS ticari yazılımıkullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, tasarımların yüksek süneklik ve enerji tüketimikapasitelerine sahip olmalarının yanında söz konusu tasarımların yüksek sönüm oranlarına sahipolduğu görülmüştür. Özellikle ÜBES deney elemanının yaklaşık olarak % 48 sönüm oranı ile enyüksek sönüm oranına sahip sönümleyici elemandır. Tez kapsamında yapılan çalışmalarneticesinde, geliştirilen sönümleyicilerin yapı sistemlerinde sönümleyici elaman olarakkullanılabileceği ortaya konulmuştur.

In this thesis, in order to reduce the destructive effects of earthquakes on buildings, metallicdissipaters with modular structures, high ductility and energy dissipation capacities, which areconsidered as passive control systems, were proposed and experimental and numerical studieswere carried out in order to investigate the effectiveness of these dissipater designs. Unlike thewelded and monolithic designs of the damping elements in the literature, all parts of the dampingelements of the dissipater proposed in this thesis can be assembled-disassembled, and if necessary,the strength and ductility of the structure can be increased or decreased in accordance with theductility-stiffness demand without making any changes in the design of the main elements of thedissipaters. The energy dissipater proposed in this thesis has a modular structure that can easily beadapted to the building systems. With this specific dissipater design, the parts that form thedissipater can be reproduced and the frame of the structure becomes easier to assemble. In thisstudy, after the necessary pre-sizing process, dissipaters consisting of hourglass shaped circularcross-section (HSCC) steel bars, conical shaped circular cross section (CSCC) steel bars andconsisting only of steel plates (SP) were produced. In addition, a two-component energy dissipater(TCED) was produced by using HSCC and SPs together. In addition, a three-component energydissipater (TRCED) was produced using an on-site casting polyurethane elastomer filler toprevent the buckling of the steel rods in the TCED. Experimental and numerical studies werecarried out on the dissipater test elements. ABAQUS commercial software was used in thenumerical studies. The results showed that the designs had high ductility and energy dissipationcapacities as well as high damping ratios. In particular, TRCED had the highest damping ratioamong the test elements with 48 %. As a result of the studies carried out within the scope of thisthesis, it was determined that the developed dissipaters can be used as dissipater elements inbuildings.