Search

ÖZET Bazı düzensizlikler içeren üç boyutlu büyük yapı sistemlerinin malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan çözümlemesi ve gerçekleşen sistem sünekliğinin belirlenmesi için bir algoritmanın geliştirildiği bu çalışma, üç ana bölüm ile yapılan deneyleri konu alan ekleri içermektedir. Yapı sisteminin boyutlandırılmasında kullanılan deprem yükleri sistem süreklik düzeyiyle ilişkilidir. Hesabın başlangıcında öngörülen sistem süneklik düzeyinin ne ölçüde gerçekleştiğim belirlemek için, doğrusal olmayan çözümlemeye gereksinim vardır. Bu amaçla geliştirilen algoritma; her adımda doğrusal hesap yapılması, problemin genel bilinmeyen sayısının az tutulması, basit bilgisayar programlarının etkin kullanımı, gerçek yapı davranışını daha iyi yansıtabilecek mekanik modellerin oluşturulması ve kullanılması gibi ana esaslara oturtulmuştur. Önerilen hesap yönteminde, üç boyutlu yapı sistemi birbirlerine göre dik olarak yerleşik yatay ve düşey konumlu düzlem alt sistemlere ayrılmakta; her tür yapısal düzensizlik, düzlem alt sistemleri oluşturan çubuk elemanlar düzeyinde dikkate alınabilmektedir. Sarılmış betona ait gerilme-şekildeğiştirme ilişkisinin, olayı etkileyen en önemli değişkenleri içeren bir modelle ifadesinin ardından bileşik eğilmeye maruz genel betonarme kesitte bünye bağıntısı oluşturulmaktadır. Kesit dönme sünekliği bünye bağıntısından elde edilen önemli bir büyüklüktür. Doğrusal olmayan şekildeğiştirmelerin, çubuklar üzerinde iç kuvvet dağılımıyla uyumlu olarak yayılması durumu gözönüne alınmaktadır. Bir alt sistem olarak değerlendirilen çubuk eleman yeter sayıda alt parçaya bölünüp, her parçadaki ortalama iç kuvvetten sanal rijitliğe geçilmektedir. Değişken rijitliklikli çubukta birim yerdeğiştirme ve yükleme sabitlerinin hesabı için konsol mesnetlenmiş elemandan yararlanılmakta ve ardışık başvuru bağıntıları kullanılmaktadır. Döşemelerinde boşluklar bulunan büyük yapı sistemlerinde serbest titreşim hesabının önerilen algoritmayla yapılması, genel programlara göre önemli bir üstünlük getirmektedir. Gerçekleştirilen üç grup deneysel çalışmadan birincisi, bileşik eğilme etkisindeki 1/1 ölçekli betonarme kolonları; ikincisi, bölme duvarlarının yapı davranışına olan etkilerini ortaya çıkarmak üzere değişik inşaat aşamalarındaki gerçek binalar üzerinde yapılan küçük titreşim ölçümlerini; üçüncüsü ise 1/2 ölçekli bölme duvarlı ve duvarsız betonarme düzlem çerçevelerin iki yönlü yatay yükler etkisindeki davranışım konu almaktadır. Üçüncü grup deneysel çalışmanın ana amacı bölme duvarı ile betonarme çerçeve arasında beton kayma kamaları meydana getirerek oluşturulan, özel bölme duvarlı çerçevenin yatay yükler etkisindeki davranışını incelemektir. Deneysel ve kuramsal sonuçlar karşılaştırılarak aralarındaki uyum gösterilmiştir. XV11 NONLINEAR ANALYSIS OF 3D LARGE STRUCTURES WITH CERTAIN IRREGULARITIES SUMMARY A general algorithm for the analysis of 3D large structures with certain irregularities such as discontinuities in floor diaphragms and big openings in shear walls has been proposed to take into account all kind of member irregularities including geometrical and material nonlinearities. Although the algorithm has developed to analyze three dimensional structures made of steel or reinforced concrete, special attention has been exercised on the overall behavior of reinforced concrete structures. The computer programs developed for this purpose can be feeded by the data obtained experimentally. The algorithm proposed in this work has not been only justified by theoretical comparisons but also by the results achieved experimentally. A versatile tool has been obtained at the end which can be used not only for design purposes but to criticize some of the design requirements taking place in the earthquake codes. The computer program developed herein is applicable to small size computers and can easily be adopted to the parallel computation techniques. The general purpose program called DOC3B developed here has been mainly based on two level substructuring technique. In the first level, beam elements are dealt with. And in the second level of substructuring, planar two dimensional frames and/or floors are dealt with. The following paragraphs are devoted to the summaries of the three major chapters and their complementary parts given in appendices. The basic definitions of sectional and structural ductilities are given in the first chapter together with the constitutive model chosen for plain and confined concrete. Structural ductility which is the major parameter to define the earthquake loads reduction factor R is strongly pertinent to the sectional ductilities and is selected at the very beginning of the aseismic design. A nonlinear analysis is needed to check at the end of design whether the R value chosen is reached or not, the ductility demands are provided by the existing sectional dimensions and configurations of reinforcement bars and confinement or not. This is why the constitutive model of concrete which carries the amount of volumetric confinement into analysis has been chosen in the xvmcomputer program developed. The details of this model is given in chapter one together with a short review of other models available in the literature. The second chapter of this work which covers essentially the nonlinear analysis of two dimensional planar systems with all kind of irregularities, consist of three parts. In the first part of the second chapter a computer program called M-KAPA has been developed to take into account sectional disordernesses and material nonlinearity. For this purpose laminas with different characteristics are defined within the total height of the section. Namely the characteristics of concrete and reinforcement configuration can be considered in this program and moment-curvature relationship can be obtained automatically for the section. This nonlinear relationship has been linearized using the modified initial slope technique, Figure 1. Moment Mm Initial Stiffness M1`1 % Curvature Xmax Figure 1 Modified Initial Slope Method For Linearazition Using this technique one can easily obtain the effective flexural rigidity of the portion of the beam which is represented by the help of moment-curvature relation derived at the beginning of the analysis. In fact the algorithm can be modified so that only the necessary points which are corresponding to the observed value of bending moment can be calculated by the program M-KAPA and the effective flexural rigidity can be defined accordingly. Beam elements which are considered as the first level substructures are divided into smaller fictitious parts for which the flexural characteristics are calculated as it is explained in the previous paragraph. Since elements are divided to small fictitious parts all kind of irregularities can be taken into account at this preparatory stage of the analysis. It has to be kept in mind that this is done only when and where it is necessary. The irregularities which can be taken into account are as follows; /. Any kind of change in height and width of section including rigid ends, ii. Second order effects of axial force, Hi. Shear deformations together with flexural deformations. The deflected shape of the base element which has been chosen as a cantilever is obtained XIXand some fictitious forces are defined to account the above listed features. Two recurrence formulae which are suitable for quick hand calculations are given to obtain the necessary deflected shapes of base cantilever beams. And after having calculated the terms of flexibility matrix, the rigidity matrix is obtained by simple inversion of flexibility matrix. Loading terms and fixed end forces are all calculated using the stiffiiess matrix and the necessary edge displacement. The computer program called DOC2B which consist of two main sub programs has been developed for the nonlinear analysis of two dimensional structural systems which are going to be considered as the second level substructures in the preceding chapter three. The program named DOC2B-1 utilizes and composes the stiffness matrices which are prepared by the sub programs DOC2B-2 developed for this purpose. Composed global stiffness matrix is stored in one dimensional array taking into account the symmetry and half band width. And it can be organized so that the reduced stiffness matrices of two dimensional substructures can be reached. Several graphical features have been added to the program so that the internal forces, curvature distributions or curvature ratios with respect to certain curvature along the members can be displayed. There are several important features of the program DOC2B which can be feeded by ready moment-curvature relationships, force-displacement relationship which might be experimentally obtained and new moment-curvature relationship based on the effective axial force which is valid at a particular load increment, calculates the ultimate load corresponds to any local or global failure. Three type of executions can be identified for the program DOC2B which is able to combine the effects of vertical and horizontal loadings; i. Execution for a specified vertical and lateral single load case, /'/'. Execution for lateral load increments keeping the vertical loads constant. Lateral load-specific displacement relationship can be achieved at the end of this analysis. Hi. Execution for the critical load which corresponds to a certain curvature or structural ductility. The vertical loads are kept constant in this analysis even though it is not a restriction for the main logic of the program. One bay five story steel structure which had already been analyzed by other researchers has been used for the justification of the results produced by DOC2B. Lateral load factor-top displacement curves obtained by three different programs and different concepts are compared and very good agreement has been observed, see Page 53. Also, this comparative work has included a parametric study to find out the relative importance of some parameters on the top deflection and the number of successive approximations. The selected parameters are the amount of subdivisions on the elements, the number of points which are used to apply recurrence formulae on the elements and required stiffness approaching ratios, respectively. The parametric study shows that the first two parameters have to be increased and the third one be decreased after reaching the yielding level of the moment-curvature relationship. The theoretical analysis of a reinforced concrete cantilever which had been tested for constant axial and monothonicly increased lateral loads in the laboratory has been XXcompared with experimentally found moment curvature and load-top displacement curves. And very good agreement has been observed, see Page 59. It means that the selected constitutive model, the assumptions made for the theoretical analysis are good enough to be used for predictions. The details of the experimental work carried out are given in Appendix A. The measured and calculated structural ductilities are compared in a table, see Page 61. Another experimental work carried out on a 1/2 scale reinforced concrete frame subjected to displacement reversals has been used to verify the theoretical results obtained through the computer program DOC2B. The results are in very good agreement in the lower rate of loadings and higher level of displacements, see Page 67. However theoretical results do not coincide very much with the experimental results around the yielding level of reinforcement. This may be because of the lack of bond between the concrete and reinforcement at that stage, which has not been reflected into the theoretical models. Since the initial slopes, ultimate loads and displacements are in good agreement the proposed model can be used for predictions. Theoretically and experimentally found plastified regions are good agreement as well, see Page 68. The details of this experimental work can be found as a part of Appendix C. Another theoretical work carried out on a similar nonsymmetric frame, to have better understanding about the length of plastified zone. The results indicate that loading and configuration of the structure or in more general terms the distribution of internal forces are effective on the lengths of plastified zones. One of the strength upgrading technique of an existing structure is shear wall adding to the building. An existing wall can be modified using special techniques to resist higher lateral loads, instead. As another alternative a partitioning wall can be prepared so that it could have a chance to act with the peripheral reinforced concrete element and the integrated structure can carry higher lateral loads. A group of pilot tests which are summarized in Appendix C has been carried out in the laboratory to show the importance of the integration of partitioning wall to frame. The theoretical findings of this experimental work has been utilized in the last example taking place in chapter two of this work. Experimentally found load-deflection curves have been implemented into the program DOC2B by means of a fictitious flexural rigidity which contains the shear deformations. Integrated walls are represented in the computer program by means of another approach observing from the test results that the shear resistance between the wall and reinforced concrete elements are perfect. The results achieved by means of these two approaches are in good agreement, see Page 76. Taking this opportunity the shear wall orientation has been changed and the behavior of two planar structures strengthened by two different shear walls have been observed theoretically. And it has been indicated that in the case of shear wall-weak beam connection, shear strength of the structures are restricted by the existing flexural ductility of weak beam elements, see Page 77. It is very well known that the amount of unknowns are tremendously increased as soon as the inplane deformations of slabs are taken into consideration during the 3D analysis of a building system subjected to both vertical and lateral loading. Most of the computer programs which are available are not capable enough to analyze the XXIstructural systems even in the elastic range unless their slabs are assumed as rigid diaphragms. However not only the big openings of slabs jeopardize this assumption done for the plane rigidity of slabs but the nonlinear behavior of slabs also. An algorithm proposed in Chapter 3 enables the nonlinear analysis of 3D structures with flexible slab diaphragms. The proposed algorithm which is based on two level of substructuring technique utilizes mainly the reduced lateral rigidity matrices of planar elements such as lateral load carrying vertical frames, shear walls or shear walls with openings and lateral load distributing slabs and slabs with openings. There exist too many simplified methods or algorithms to obtain the reduced lateral rigidity matrices of substructures. In the program called DOC3B, the computer program DOC2B which has already mentioned in chapter 2 is being used as a subprogram to derive the lateral rigidity matrices of slabs and lateral load resisting substructures. DOC3B combines effectively the matrices supplied by DOC2B and solve the equations at each level of loading. All the characteristics described for DOC2B are valid for DOC3B. Static equilibrium equations used for this algorithm can be modified to dynamic equilibrium equations simply by adding the inertia forces and damping forces. It has been shown in this chapter that these equations can be solved readily for free vibrational characteristics of the 3D building systems. Even the general formulation can be simplified omitting some of the unimportant interaction terms between the coupled rigidities. All the proposed algorithms have been verified and used to demonstrate the importance of flexible diaphragm action. The achieved accuracy and efficiency of the proposed algorithm has been proven by means of the first example enclosed to this chapter. A three storey, 3 by 8 bays structure has been analyzed both by DOC3B and very well known computer program SAP90, and the results are compared. The following conclusions are achieved; /'. The differences between the results are negligible, the assumption made in the proposed algorithm are acceptable, ii. SAP90 is able to analyze the structures with 10000 unknowns or less for static loadings and the efficiency drops down for free vibrational analysis. On the other hand DOC3B has practically no limits for both type of analysis, Hi. Inplane elastic deformations of slabs may become very effective on the overall structural behavior of 3D buildings, iv. The inplane flexibility of slabs can be controlled by means of peripheral beam elements. Another numerical example to show the importance of inelastic deformations of slabs has been prepared, which can not obviously be analyzed by SAP90. Once again it has been observed in this analysis that if the slab elements undergo to plastic deformations, the shear walls which are very important in elastic analysis becomes unimportant elements as for as the lateral loads are concerned. In the last numerical 3D example which has been designed according to the Turkish Earthquake Code of 1975 analyzed previously by another program which is based on plastic section assumption, DOC3B has been tested once again. The following results are achieved at the end of comparations, i. Load-deflection curves of pushover analyses by two programs are in good agreement, see Page 126, //. The actual behavior of the 3D structure without any deformation restrictions can be followed up easily by DOC3B. Doing that some higher displacement ductilities are reached. And even higher ductilities can be achieved introducing higher volumetric ratios for XXllconfinements in critical regions. This means that the required overall ductility can be controlled in a certain extent. Appendix A has been devoted to the details of an experimental work for which theoretical predictions have been prepared by the help of computer program mentioned in Chapter 2, DOC2B. Doing that the test results are compared with theoretical results to justify the chosen constituve model for concrete and to test the program. Three columns with 1/1 scale has been prepared in Structural and Earthquake Engineering Laboratory of ITU and tested for monothonically increased displacements. The results shows that both the moment-curvatures and load- displacement curves are in good agreement, which means that the preferences and assumptions done at the beginning of programming are acceptable. Very brittle bricks are widely used in local practice to construct the partitioning walls of low rise reinforced concrete structures which have dual actions on the vibrational characteristics of the buildings. They are effective on the lateral rigidities of structures and on the mass of the structures. Even they have a certain amount of shear strength which becomes important if the concrete quality of structures reduce for any reason. Plastering on brick wall are also effective on the structural behavior in the same direction. In order to quantify all this effects an experimental preliminary study has been carried out in the field on three building with identical structural systems. Micro tremor measurements have been picked up and evaluated by means of a specially developed computer program called MIC I. Test results which have initiated the experimental program outlined in Appendix B, indicated that contribution of walls to the stiffness is larger than to the mass of structure, because the first free vibrational periods of structures are getting relatively smaller after the construction of either plane or plastered walls. The contribution of walls to the shear strength of integrated wall-frame system has been launched in the laboratory by 7 early experiments. The experimentally produced load-displacement diagrams which are already implemented into the computer program DOC2B, have been compared in Appendix C which contains all the details of testing program. The most spectacular part of this program is related to the specimen which has prepared referring to a local practice in which the brick walls are constructed first and then the peripheral reinforced concrete elements are casted. In the laboratory the brick wall constructed so that concrete and brick shear connectors obtained at the interfaces of concrete and brick masonary domains. It has been proven at the end of the tests that these ordinary shear connectors made of the same materials always used in practice are enough to integrate the partitioning wall to the reinforced concrete frame. The integrated system has not only better behavior against earthquake loads but the total shear strength of composite action is higher than the summation of individual shear capacities. For any easy upgrading and strengthening purposes wire meshes have been mounted on two sides of the tested infill frame and coated by simple plaster with higher cement/water ratio and tested. Approximately 30% of increment in stiffness has been achieved. The expected strength increment which is obvious will be tested after having improved the loading capacity of testing setup. XXlll 212

Prekast betonarme yapısal elemanları, kurulum kolaylığı, yüksek kalite ve düşük inşaat süresi gibi avantajları nedeniyle, son zamanlarda diğer geleneksel yapısal elemanlara göre popüler olmuştur. Bu yapıların dezavantajları arasında prekast elemanların ağır oluşu sebebiyle yaşanabilecek nakliye zorluğu ve en önemlisi olarak da elemanların hassas birleşimlerinin olması gösterilebilir.Normalde prekast yapı elemanlarında kiriş-kolon bağlantısı mafsallı birleşim olarak tasarlanır ve uygulanır. Bu yüzden, kiriş-kolon birleşim bölgelerinde mafsallı bağlantı nedeniyle rijitlik yetersizliği oluşabilir ve bu da büyük deformasyonlara, yapılarda ciddi hasarlara sebep olur.Bu yapıların rijitliğini ve davranışını iyileştirmek üzere araştırmacılar bir çok yöntem sunmuş ve test etmiştir. Bu yöntemlerden biri, bağlantı bölgelerine sönümleyici veya takviye gibi mekanik cihazların eklenmesidir. Son yıllarda bir sönümleyici türü olarak `kurşun ekstrüzyon sönümleyici (KES)` geliştirilmiştir. KES sönümleyici tipinin özel bir türü Araş. Gör. Dr. Cihan SOYDAN tarafından doktora tezinde incelenmiştir. İlgili çalışmada, bu cihaz prekast endüstriyel yapısal elemanlara uygulanmış ve yapılar üzerindeki etkisini belirlemek için farklı deprem kayıtları altında sarsma masasında deneyler yapılmıştır. Bu deneylerin gerçek zamanda yapılması, çatlakların ve hasar mekanizmasının gözlemlenebilmesini elverişsiz hale getirmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada Dr. Cihan SOYDAN'ın kullandığı deney numuneleri ve KES'in oluşturduğu sistem üzerinde çevrimsel statik yükleme deneyleri yapılmıştır. Bu tez 5 bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, teze giriş kısmı ve tez ile ilgili literatür taraması yer almaktadır. İkinci bölümde, numunelere ait olan geometri ve malzeme deneyleri bulunmaktadır. Üçüncü bölümde, yapılan deneylerden ve modellerden elde edilen sonuçlar verilmiştir. Dördüncü bölümde, nümerik ve deneysel sonuçların karşılaştırması yer almaktadır. En son bölümde, deneylerden elde edilen genel sonuçlar aktarılmıştır.Bu tezde, numuneler deneysel yöntemler ve nümerik modelleme yapılarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalar, İstanbul Teknik Üniversitesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında (YDMLab) ve Bilimsel Araştırma Proje (BAP) birimi desteği ile gerçekleştirilmiştir. Deneylerin yükleme protokolü için ACI 374.2R kılavuzu kullanılmıştır. Bu kılavuza göre her adımda verilen deplasman miktarı, akma deplasmanı katsayıları olarak belirlenmiş ve ona göre numunelere uygulanmıştır. Akma değerinin belirlenmesi için yalın numune üzerinde yük artım analizi yapılmıştır.Numuneler gerçek bir endüstriyel yapının elemanlarının ½ ölçeğinde küçültülmüş örnekleridir. 30x30 (cm) kare kesitli kolonlar, 8Ф16 boyuna donatı ve 8 mm çapında enine donatılarla üretilmiştir. T-kesite sahip kirişlerin, toplam yüksekliği 450 mm, başlık genişliği 1250 mm, başlık kalınlığı 170 mm, gövde yüksekliği 280 mm ve gövde genişliği 250 mm'dir. Kirişler gusenin üzerinde oturmaktadır. Gusede yer alan iki tane 14 mm çapındaki dışa çıkan donatı, kirişin içinde mevcut olan deliklere geçirilmiştir. Bu şekilde kiriş guseye bağlanmıştır. Kolon temel bağlantısı soket birleşim olarak sağlanmıştır.Numunelerin sayısal modellemesi, diğer programlara kıyasla hızlı çözme kabiliyetine sahip olan doğrusal ve doğrusal olmayan statik ve dinamik analiz yapan bir program olan `SeismoStruct` yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Betonun modellenmesinde Mander modeli kullanılmıştır. Bu model beton çekme dayanımını dikkate alırken diğer modeller ihmal etmektedir. Donatı çeliklerinin modellemesi için, burkulma sonrası davranışı dikkate alan Menegotto-Pinto modeli kullanılmıştır. KES'in modellemesi için, simetrik bi-liner modelin kullanılması planlanmıştır. Deney sonuçlarına göre asimetrik bi-liner model seçilmiştir. Malzeme modellerine girilen parametreler, malzeme deneylerinden elde edilmiştir.Bu tez çalışmasında, sistem deneylerinde 3 tür çerçeve incelenmiştir; `yalın çerçeve`, `KES ile güçlendirilmiş çerçeve`, `KES ile güçlendirilmiş ve kiriş gövdesi üzerinde ek yan plakalı çerçeve`. Deneye tabi tutulan çerçeveler, Dr. Cihan SOYDAN'ın sarsma masanında uyguladığı dinamik deneylerdeki numuneler ile aynı kesit ve özelliktedir.Kirişin diğer tarafı kayıcı mesnet görevi yapan bir çelik kolon üzerine oturmaktadır. T-kesitli kiriş gövdesinden geçen pim ile çelik kolona bağlanmıştır. Dr. Cihan SOYDAN'ın uyguladığı sarsma masası deneylerinde kirişin üzerinde ağırlık kütleleri yer almıştı. Bu tez çalışmasında uygulanan yarı-statik deneylerde, kiriş-kolon birleşim bölgesinin davranışını belirlemek üzere deneylerde kütle kullanılmamıştır. Deprem yükü sisteme kirişten aktarılmıştır. Deneylerde 2 tür ölçüm cihazı kullanılmıştır; `yer-değiştirme ölçer` ve `birim şekildeğiştirme ölçer`. Yerdeğiştirme ölçerler numunelerin `çerçeve tepe deplasmanını`, `kolon yatay deplasmanını`, ve `gusenin dönmesini` hesaplamak için kullanılmıştır. Kolonun alt bölgesinde birim şekildeğiştirmeyi takip etmek ve akma deplasmanını belirlemek için üç seviyede 4'lü birim şekildeğiştirme ölçer kesidin içinde boyuna donatı üzerine beton dökümünden önce yerleştirilmiştir. Kolonun alt bölgesindeki birim şekildeğiştirme ölçerlerine ek olarak guseden çıkan iki tane donatının üzerine de birim şekildeğiştirme ölçer yerleştirilmiştir. `KES ile güçlendirilmiş çerçeve` ve `KES ile güçlendirilmiş ve kiriş gövdesi üzerinde ek yan plakalı çerçeve` deneylerinde KES'te oluşan kuvvetin belirlenmesi için KES'in kolları üzerine birim şekildeğiştirme ölçerleri yapıştırılmıştır.`Yalın çerçeve` deneyinde, ilk çatlak 2.14 mm'de ve bu deplasmana sebep olan 7 kN yükte meydana gelmiştir. Maksimum 175 mm deplasmanda taşıma gücünü kaybeden bu çerçeve yaklaşık 30 kN yüke kadar dayanabilmiştir. Yüklemenin son aşamasında kolonun alt bölgesindeki boyuna donatılar burkulma ve kopma göçmesine maruz kalmıştır.`KES ile güçlendirilmiş çerçeve` deneyinde, ilk çatlak 1.4 mm'de ve bu deplasmana sebep olan 4 kN yükte meydana gelmiştir. Bu deneyde, KES'in kiriş ile bağlandığı yerde takılan rodların çıkması ile birlikte maksimum 100 mm deplasmana erişilebilmiştir. `KES ile güçlendirilmiş ve kiriş gövdesi üzerinde ek yan plakalı çerçeve` deneyinde, KES'in kiriş ile bağlandığı yerde rodların çıkmasını engellemek için iki yan levha eklenmiştir. Deneyde, ilk çatlak 1.45 mm'de ve bu deplasmana sebep olan 6.5 kN da meydana gelmiştir. 125 mm maksimum deplasmana 65 kN'luk yükte erişilmiştir ve KES'in pin ile levhaya bağlandığı yerde oluşan kopmadan sonra deney sona ermiştir. KES'li deneylerde sistemin göçmesi KES bağlantı bölgesinde gerçekleşmiştir.Gerçekleştirilen statik deneylerin sonuçlarına göre, yarı-viskoz bir sönümleyici olan KES'in sisteme önemli miktarda sönüm katmadığı belirlenmiştir. Bu sonuca sebep olarak, deneylerde kullanılan yükleme hızının çok düşük olması gösterilebilir. Bu şartlarda KES'in yarı-viskoz özelliği aktif hale geçmemektedir. KES'in yalın çerçeve rijitliğine katkısı yaklaşık 35% iken, sönümlenmesine katkısı küçüktür. KES'in deney şartlarına göre sisteme sönümlemeden ziyade rijitlik kattığı belirlenmiştir.KES'in varlığının, mafsallı kiriş-kolon birleşim bölgesindeki göreli yerdeğiştirmeyi 60%'a düşürdüğü belirlenmiştir. Buna ek olarak, kiriş ve kolon arasındaki dönme açısını da yaklaşık 20% azaltmıştır.Deneylerden elde edilen sonuçlara göre, KES'li çerçeveli deneylerde KES için hesaplanan ortalama eşdeğer sönüm oranı sırasıyla yaklaşık 48% ve 26% olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, statik karakterli deneylerde KES'in sönümden ziyade sisteme rijitlik kattığı sonucuna ulaşılmıştır. Precast RC structural elements have recently been popular in comparison with other conventional structural elements due to the advantages that they may offer such as ease of installation, high quality and low construction time but, beside these excellences, these elements have their own drawbacks such as transportation issues, heavy members to lift and sensitive connection works which the latter can be considered as the most significant disadvantage for precast RC structures.Normally the connection of the precast structural elements at beam-column connection zone is designed and applied in pinned type connection. The pinned connection at beam-column connection zone leads to insufficient rigidity which results in huge deformations and consequently considerable damages to the structures. To improve these types of structures rigidity and behavior some methods have been presented and tested by researchers. One of these methods is adding energy absorbing devices such as dampers or stiffeners to the connection zone. One type of these dampers is Lead Extrusion Damper (LED) which has been designed and tested in the recent decades. A specific kind of these dampers type was designed and tested at Istanbul Technical University Structural and Earthquake Engineering Laboratory (STEELab) by Dr. Cihan SOYDAN as his PhD. thesis. He implemented this device to a set of precast industrial type structural elements (beam-to-column connection) and tested on shake table with different earthquake records to determine its effect on the structures. Due to the fact that these tests were conducted in a short period of time and observation of the cracks and failure mechanism was not possible, hence it was intended to define this thesis subject and test the same specimens with the same designed device in quasi-static loading conditions with the support of Research Fund of Istanbul Technical University.This thesis was completed in two major parts; experimental tests of the specimens which have been built on their ½ scale of the real structural elements and their numerical modeling carried out by using SeismoStruct software. The experimental tests include quasi-static cyclic loading of thee specimens each of which had a T-section beams lying on the corbel of square columns connected with two extruding rebar on the corbel. The other side of the beam was put on a steel column acting as a roller support providing lateral freedom to the beam. The loading protocol of the test was determined based on ACI 374.2R guidelines which is a Guide for Testing Reinforced Concrete Structural Elements under Slowly Applied Simulated Seismic Loads.The numerical modeling of the specimens as mentioned before was conducted by SeismoStruct software which is a program for linear and non-linear static and dynamic analysis with a fast solving capability in comparison with the other programs. For modeling of the concrete, Mander model has been used because that model considers concrete tensile strength while other models neglects it. For reinforcement modeling Menegotto-Pinto model has been used due to the fact that it considers post-buckling behavior of the rebar. Moreover, for modeling of the LED it was planned to use a symmetric bi-linear model which asymmetric bilinear model was selected based on the test results.This thesis consists of three tests, the bare specimen, specimen retrofitted with LED and specimen retrofitted with LED plus additional lateral plates on the beam web. The specimens failed at 175 mm, 100 mm, 125 mm respectively in which the failure of the 1st specimen occurred at it column base section accompanied by buckling and rupture of the longitudinal rebar. At the second and third test the failure of the system took place at the LED connection zone. Based on the experimental results, the LED could not add considerable amount of damping to the system due to the fact that it was a semi-viscous damping which needs velocity to initiate its function but since in the tests the velocity was not provided because of quasi-static loading condition. According to the tests results, the LED increased the bare specimen rigidity approximately 35% while it added insignificant mount to the damping of the bare specimen.Furthermore, the installation of the LED reduced beam-column lateral displacement up to 60% which is a significant value. This means that the device added more rigidity than damping to the system. In addition, it decreased the rotation angle between beam and column about 20% which is not a significant value. Furthermore, based on the computed equivalent damping ratios for three specimens, the average of equivalent damping ratio for the LED was calculated 48% and 26% for the second and third test respectively. For all three tests this ratio was approximately 10% for the frames which indicated that the installation of the LED did not increase the specimens damping capability. As a conclusion it can be mentioned that the LED added more rigidity than damping based on the static loading test results and the retrofitted specimen exhibited a behavior more dominant to a specimen with rigid connection at its beam-column connection zone which is caused by lack of velocity at the tests in the thesis. 107

Doktora tez çalışması kapsamında, yüksek gerilim porselen izolatörlerinin deprem güvenliğinin artırılmasına yönelik olarak yeni bir sismik yalıtım cihazı geliştirilmiştir. Çalışma deneysel ve sayısal bölümlerden oluşmaktadır. Çalışmanın deneysel bölümü İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında (YDMLab) gerçekleştirilmiştir.Elektrik iletim hatları ve trafo merkezlerinde kullanılan porselen izolatörler, gevrek davranış sergilediklerinden, depremler sırasında hasar alabilmektedirler. Onarımı mümkün olmayan bu ekipmanların deprem sonrasında değiştirilmesi ve elektrik sisteminin tekrar devreye alınmasında önemli ölçüde gecikmeler yaşanabilmekte, bu da can ve mal kayıplarının artmasına neden olabilmektedir. Mevcut uygulamalarda, bir porselen elektrik izolatörü işletme koşullarına göre farklı yükseklikteki çelik taşıyıcı sistemler üzerine mesnetlenmektedir. Geliştirilen sismik yalıtım cihazı, porselen elektrik izolatörü ile taşıyıcı çelik sistem arasına yerleştirildiğinde, çelik sistemin özelliklerinden kaynaklanabilecek belirsizlik de ortadan kaldırılmaktadır. Bu tez çalışmasında, elektrik iletim hatlarında kullanılan yüksek gerilim porselen izolatörlerinin deprem davranışlarının iyileştirilmesi için etkin ve ekonomik bir sismik yalıtım cihazı geliştirilmiştir. Sismik yalıtım cihazı, porselen elektrik izolatörünün hem salınım periyodunu uzatmakta hem de ilave sönüm sağlamaktadır. Böylece deprem sırasında porselen elektrik izolatörü üzerinde oluşacak iç kuvvetler önemli ölçüde küçültülebilmektedir. Cihaz; dairesel alt ve üst çelik plaklar, merkezden belirli bir mesafede eşit aralıklarla yerleştirilmiş dört adet poliüretan yay ve merkezdeki gergi çubuğundan oluşmaktadır.Tez çalışması kapsamında 550 kV porselen elektrik izolatörleri için GEO-1 ve GEO-2 olarak adlandırılan iki farklı geometriye (rijitliğe) sahip sismik yalıtım cihazı geliştirilmiştir. Cihazların etkinliğinin irdelenmesi için, bir dizi deneysel ve sayısal çalışma gerçekleştirilmiştir. Deneyler, statik ve dinamik karakterli yükler kullanılarak iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar oluşturulan hesap modelleri kullanılarak elde edilen sayısal sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.Birinci aşamada, porselen elektrik izolatörü ve iki farklı geometriye sahip sismik yalıtım cihazlarının statik itme deneyleri yapılmıştır. Porselen elektrik izolatörünün yatay yükler etkisindeki davranışı ile kırılma biçiminin belirlenmesi amacıyla FEMA 461 (2007)'de tanımlanan yerdeğiştirme protokolü kullanılarak farklı yüksekliklere sahip iki numune denenmiştir. Bu deneylerde, porselen elektrik izolatörünün gevrek modda ve en büyük eğilme momentinin oluştuğu kesitten farklı kesitlerden de kırılabildiği gösterilmiştir. Yüksek rijitlikli (GEO-1) ve düşük rijitlikli (GEO-2) sismik yalıtım cihazlarının yatay yükler etkisindeki davranışlarının belirlenmesi aşamasında; cihazlar üzerine porselen izolatörü temsil edebilecek bir çelik kolon bağlanmıştır. Bu deneylerde, geliştirilen sismik yalıtım cihazlarına ait moment-dönme çevrimsel ilişkileri elde edilmiştir. Bu ilişkilerden hareketle hesap modellerinde kullanılan Ramberg Osgood çevrimsel davranış modelinin değişkenleri belirlenmiştir.İkinci aşamada, 1/1 ölçekli ve çelik kafes sisteme bağlı porselen elektrik izolatörlerinin gerçek ivme kayıtları etkisindeki dinamik deneyleri, üç farklı durum için gerçekleştirilmiştir. Birinci gurup deneylerde elektrik izolatörü çelik kafes sisteme rijit olarak bağlı iken, ikinci ve üçüncü gurup deneylerde bu iki eleman arasına sırasıyla GEO-1 ve GEO-2 sismik yalıtım cihazları yerleştirilmiştir. Bu deneylerde elde edilen sonuçlar şunlardır; i. Sismik yalıtımlı sistemlerde, porselen izolatörün tepe ivmesi önemli oranda küçülmektedir. ii. Sismik yalıtım cihazı kullanılan sistemlerde porselen izolatör taban kesitinde oluşan iç kuvvetler önemli ölçüde azalmaktadır. iii. Sismik yalıtım cihazı kullanılan durumlarda, elektrik izolatörü ve sismik yalıtım cihazları üzerinde kalıcı şekildeğiştirme ve yerdeğiştirme oluşmamıştır. iv. Etkitilen ivme kayıtları sonunda sismik yalıtım cihazları ilk konumlarına geri dönmüş ve herhangi bir artık yerdeğiştirme oluşmamıştır. v. Geliştirilen sismik yalıtım cihazı sayesinde sistemin titreşim periyodu öngörülen değere ötelenebilmektedir. vi. Gerçekleşen sönüm oranları; rijit mesnetlenme durumunda %2 iken, sismik yalıtım cihazı kullanılan durumlarda %3 ~ %8 aralığında olmuştur.Rijit mesnetlenme durumu ile GEO-1 ve GEO-2 sismik yalıtım durumları için hesap modelleri oluşturulmuştur. Geometri bakımından doğrusal olmayan davranışın dikkate alındığı hesaplarda on farklı deprem ivme kaydı için zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler yapılmıştır. Genel sönüm oranı olarak; rijit mesnetlenme durumunda %2, sismik yalıtım cihazı kullanılan durumlarda ise %0.5 değerleri kullanılmıştır. Elde edilen sayısal hesap sonuçları deneysel çalışma sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. İvme, yerdeğiştirme ve porselen izolatör taban kesitinde gerçekleşen iç kuvvet geçmişlerinin uygulanan tüm deprem ivme kayıtları için uyumlu olduğu görülmüştür.Rijit mesnetlenmiş porselen elektrik izolatörünün üç boyutlu (hacimsel) sonlu eleman modeli oluşturularak, farklı kesitlerindeki gerilme yığılmaları sayısal olarak elde edilmiştir. Porselen izolatör taban kesitinde elde edilen sayısal sonuçların ilgili deneyde elde edilenler ile oldukça yakın oldukları görülmüştür.Çalışmanın son aşamasında, rijit ve iki farklı sismik yalıtım cihazı kullanılarak mesnetlenmiş 550kV yüksek gerilim porselen izolatörüne ait aşılma (kırılma) olasılık eğrileri oluşturulmuştur. Aşılma olasılık eğrileri, taban momenti ve tepe yerdeğiştirmesi olmak üzere iki farklı büyüklük için hazırlanmıştır. Taban momenti aşılma olasılık eğrileri, IEEE-693(1984) ve IEEE-693 (2005) yönetmeliklerinde verilen sınır değerler için oluşturulmuştur. Tepe yerdeğiştirmesi aşılma olasılık eğrisinde ise geliştirilen sismik yalıtım cihazlarının dönme kapasitesine karşı gelen sınır değerler dikkate alınmıştır. Sismik yalıtım cihazı kullanıldığı GEO-1 ve GEO-2 durumlarında, tasarım depremi düzeyinde (PGA=0.5g) sınır yerdeğiştirme büyüklüklerinin aşılma olasılığı %0, PGA=1g düzeyi için ise sırasıyla %30 ve %10 olarak elde edilmiştir. Geliştirilen sismik yalıtım sisteminin IEEE-693 (2005)'de sismik taban izolatörleri için tanımlanan koşulları sağladığı ve elektrik izolatörü üzerindeki iç kuvvetleri rijit mesnetlenme durumuna göre önemli ölçüde küçültebildiği gösterilmiştir. In this study, a new seismic isolation device is developed for high-voltage porcelain insulators to enhance their seismic safety. The study consists of the experimental and the numerical parts. The experimental studies that consist of static and dynamic tests were conducted in the Structural and Earthquake Engineering Laboratory of ITU Civil Engineering Faculty. The numerical studies are aimed to reproduce the experimental results and to generate the fragility curves. High voltage porcelain insulators are vulnerable components of the electrical substations during strong earthquakes. It is rather hard to repair them in service. Hence, it will be useful to reduce the internal forces on the insulators to increase their seismic safety. The replacement costs as well as indirect costs due to interruption of the power supply are somewhat significant. In 1994 Northridge-America, 1995 Kobe-Japan, 1999 İzmit-Turkey and 1999 Chi-Chi-Taiwan Earthquakes, the losses were hundreds of millions of dollars for each event. Damage of the electrical substation equipment in Loma Prieta and Northridge Earthquakes resulted to be $283,000,000 worth of losses.In the current practice of Turkey, porcelain insulators are supported on steel truss type systems with varying geometry and stiffness properties. The porcelain insulators and steel truss are provided by the independent suppliers. Consequently, the supporting truss is not accounted in design stage of porcelain insulator. The developed seismic isolation device to be placed between the steel truss and the porcelain insulator gives an opportunity to tune stiffness and damping properties of the system.In this study, a new low-cost seismic isolation device that is mounted underneath of high voltage porcelain insulator is being developed to provide period elongation and supplementary damping. The internal forces arose from the earthquake effect are reduced severely by means of the developed seismic isolation device. Seismic isolation device consists of four polyurethane springs that are positioned between two circular stainless-steel plates. The plates are connected each other by pre-stressed steel rod (M14 bolt, 12.9 quality) positioned at their center. The polyurethane springs are located in the cavities created on the steel plates. Depth of the cavities, which transfer shear forces between the upper and the lower steel plates, is selected as 7 mm depending on the preliminary calculations.Two independent seismic isolation devices tagged as GEO-1 and GEO-2 were produced for 550 kV porcelain insulators. A series of the experimental and the numerical studies were conducted on the rigid and seismically isolated specimens. The experimental studies that were accomplished in two phases consist of quasi-static and dynamic tests. The experimental results are also utilized to calibrate the numerical model parameters.In the first phase, it was performed quasi-static cyclic tests on porcelain electrical insulators and seismic isolation devices that have two different geometries. The porcelain insulators tests were performed on two specimens with different heights to determine their behaviors and collapse modes. The displacement pattern given in FEMA – 461 (2007) was utilized in the quasi-static tests. The pattern consists of ten distinct displacement targets and each target were applied in two cycles. It has been experienced that the porcelain insulator is very brittle and the collapse observed in any sections rather than bottommost section. A steel column was utilized in the tests in which the behavior of GEO-1 and GEO-2 devices were examined. The hysteretic moment – rotation relations of the devices were obtained from the tests. Moment-rotation relation, stiffness variation, damping property and Ramberg Osgood model parameters are the quantities extracted from the quasi-static tests. In the second phase, full scale dynamic tests of porcelain insulators on the support structure are performed for three distinct cases for a set of historical earthquakes selected according to IEEE-693. In the first case, rigid connection was utilized between the steel support structure and the porcelain insulator. In the second and third cases, GEO-1 and GEO-2 seismic isolation devices were utilized for the connections, respectively. The general results obtained from the dynamic tests are as follows; i. Top acceleration of porcelain insulator is reduced drastically in the seismically isolated cases. ii. The internal forces at the bottommost section reduced severely in the seismically isolated cases. iii. No residual deformations and displacements were observed of the porcelain insulators and the seismic isolation devices. iv. The seismic isolation devices returned to their original positions after the completion of dynamic tests. v. The predominant vibrational periods of the systems are elongated to the target values. vi. Equivalent viscous damping ratio extracted from the distinct testing methods for the systems with seismic isolation devices were in the range of 3~8%, while it was 1-2% for fixed base system. The numerical models were generated to represent the structural behavior of the rigid and seismically isolated specimens. The models consist of the members to represent steel support, seismic isolation device components and porcelain insulators. All the members were represented by `Elastic Frame Elements` depending on the experimental observations. The mass and stiffness properties of the porcelain insulator were directly determined from the measurements. Free vibration tests in discrete displacement ranges were performed to determine equivalent flexural stiffness of the porcelain insulator system. It involves the effect of the porcelain end connections. The lateral stiffness obtained from the failure tests executed for the porcelain insulators are consistent with the results of the free vibration tests. Nonlinear elastic behavior of polyurethane springs was represented by Ramberg-Osgood model. Relatively high shear resistance was utilized for polyurethane springs. Although 2% global damping was consigned in fixed base case, 0.5% damping was assigned for the isolated cases. The inherent damping of seismic isolation device was accounted through the nonlinear behavior model utilized for the polyurethane springs. In the comparison of absolute top accelerations, general forms of the curves are well-matched, but there are some discrepancies particularly for low amplitude peaks. In the relative top displacement comparison, it is observed that the main peaks are compatible but then again there are some disagreements for the succeeding peaks. A Good correlation was obtained for the base moment that is the most critical quantity for design of seismic isolation device and porcelain insulator. Three-dimensional finite element model by using solid elements was generated for rigidly supported porcelain insulator to observe the stress concentrations at any section. The numerical estimation of the stress concentration at the bottommost cross-section are quite consistent with the experimental measurements.In the last stage of the study, the fragility curves were generated for the rigid and seismically isolated 550 kV high voltage porcelain insulators. The curves were produced for two quantities specifically the base flexural moment and horizontal top displacement. The target stress limits defined in IEEE-693 (1984) and IEEE-693 (2005) were utilized in the generation of the base moment fragility curves. How about, in the construction of top displacement fragility curves, it was utilized the displacement limits arose from the rotational capacity of the developed isolation devices. For the seismic isolation cases (GEO-1 and GEO-2), the probability of exceedance of the target displacements is 0% for design earthquake (PGA=0.5g). However, the probability rises to 30% and 10% for PGA=1g for GEO-1 and GEO-2, respectively.The developed seismic isolation device meets the requirements given by IEEE-693 (2005) for the seismic base isolators and it reduces the internal forces of high voltage porcelain insulator severely compared with the rigid type connection. 152

Mevcut yönetmeliklerde yapıların sismik tasarımı için kuvvet veya yerdeğiştirme esaslı yöntemler önerilmektedir. Kuvvet esaslı yöntemlerde deprem etkisi fiktif yatay yükler ile temsil edilmektedir. Hesaplanan deprem kuvvetleri sistem sünekliği ve malzeme dayanım fazlalığı kaysayısına bağlı bir azaltma çarpanı ile küçültülmektedir. Tasarlanan sistemin etkitilen azaltılmış yükleri güvenle taşıması hedeflenir. Bu yöntemde oluşacak yerdeğiştirmeler, hasar derecesi ve dağılımı belirsizdir. Alternatif olarak önerilen yerdeğiştirme esaslı yöntemlerde itme analizinden elde edilen kapasite eğrisi ve tasarım ivme spektrumu kullanılarak sistemin performans noktası belirlenir. Performans noktasına bağlı olarak yapısal elemanlar üzerindeki şekildeğiştirmeler hesaplanır ve yönetmeliklerde verilen limit değerler ile karşılaştırılır. Bu yöntemlerde her ne kadar hasar izlenebilir olsa da depremin türü (yakın fay, uzak fay vb.), süresi ve frekans içeriği gibi önemli özellikler göz ardı edilmektedir. Bunlara bağlı olarak süreye bağlı yığışımlı hasar durumu da gözden kaçırılmaktadır.Enerji esaslı tasarım yöntemleri ise kuvvet ve yerdeğiştirme esaslı yöntemlerinin olumlu özelliklerini kapsamakla beraber, bu yöntemlerin dikkate alamadığı parametreleri de hesaba katabilmektedir. Yapıya giren sismik enerji ve terimlerinin hesaplanması için önerilen ifadeler tek serbestlik dereceli bir sistemin hareket denklemine dayanmaktadır. İlk olarak hareket denklemini oluşturan her bir terim hız arttırımları ile çarpılıp toplam deprem süresi üzerinde integre edilmiştir. Daha sonra hız terimi yerine yerdeğiştirme ile zaman çarpımı kullanılarak zaman tanım alanında enerji ifadelerinin hesaplanması mümkün olmuştur. Kuvvet ve yerdeğiştirme terimleri vektörel büyüklüklerken enerji skaler bir büyüklüktür. Vektörel büyüklükler ile yüksek modların etkisinin dikkate alınması vb. gibi durumlarda kullanılan birleştirme yöntemlerinde vektör yönüne bağlı işaret farklılıkları sorun oluşturmaktadır. Skaler bir büyüklük olan enerji yöntemlerinde ise böyle bir sorun oluşmamaktadır. Bu nedenle yapıların tasarımında ve değerlendirilmesinde enerji yaklaşımlarının kullanılmasının daha gerçekçi sonuçlar üretmesi beklenmektedir.Enerji esaslı yöntemlerinin belirgin üstünlüklerine rağmen farklı malzemelerden oluşan yapısal elemenların enerji kapasitelerinin belirlenmesine yönelik bir bağıntı mevcut olmadığı için tam anlamıyla enerji esaslı bir tasarım yönteminin önerilmesi mümkün olmamaktadır. Bunun yerine literatürde genel olarak enerji esaslı yöntemler ile yerdeğiştirme esaslı yöntemler birleştirilmektedir. Bu nedenle yapısal elemanların enerji kapasitelerinin belirlenmesine yönelik çalışmalara ihtiyaç vardır.Önerilen tez kapsamında da yapıya giren sismik enerji kullanılarak çok serbestlik dereceli bir sistemin tepe yerdeğiştirmesinin tahmini için bir yöntem geliştirilmiştir. Önerilen yöntemle elde edilen tepe yerdeğiştirmeleri literatürdeki modal statik itme analizi yöntemlerine uygulanabilir. Bu yöntemler önce zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerle tepe yerdeğiştirmesi hesaplanıp daha sonra bu yerdeğiştirme değeri geliştirilen itme analizi yöntemlerinde kullanılmaktadır. Zaten doğrusal olmayan analizler yapılmış olduğu için bu yöntemlerin uygulanabilirliği tartışılmaktadır. Tez kapsamında önerilen yöntem ile bulunan yerdeğiştirmelerin bu yöntemlerde kullanılması ile hızlı doğrusal olmayan hesapların ve değerlendirmelerin yapılması mümkün olabilecektir.Önerilen yöntemle tahmin edilen yerdeğiştirmelerin daha doğru olabilmesi için giren sismik enerjinin doğruya olabildiğince yakın tahmin edilmesi gerekmektedir. Bu nedenle tez kapsamında deneysel ve numerik çalışmalar gerçekleştirilmiştir.Tezin birinci bölümünde tezin amacı ve hipotezle birlikte literatürde enerji esaslı yöntemler hakkında yapılan çalışmalar özetlenmiştir.İkinci bölümde tez kapsamında yapılan deneysel çalışmalar anlatılmıştır. İlk olarak İTÜ Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında bulunan deneysel olanaklar ve ARI-1 sarsma masası özellikleri anlatılmıştır. Deneylerde kullanılan ölçüm aletleri ve sarsma masasına uygulanan deprem kayıtları yine bu bölümde özetlenmiştir. Mevcut ölçüm aletlerinin deney numunelerinin sönüm oranları üzerinde önemli bir etkisi olabileceği deneysel olarak gösterilmiştir. Bu nedenle mevcut görüntü işleme yöntemleri bir miktar geliştirilerek kamera tabanlı bir ölçüm sistemi de geliştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan yapısal elemanlardan çıkarılan kupon numuneleri İTÜ Yapı Malzemeleri Laboratuvarında çekme deneylerine tabi tutulmuştur. Buradan elde edilen sonuçlar numerik analizlerde kullanılmıştır.Deneysel çalışmalarda ilk olarak farklı titreşim periyotlarına sahip elastik tek serbestlik dereceli sistemler elastik ivme spektrumları neredeyse aynı olan iki farklı deprem kaydına maruz bırakılmıştır. Bu deprem kayıtlarından biri 9.02 sn iken diğeri 116.345 sn'dir. Deneysel sonuçlar elde edilen enerji büyüklüklerinin çok farklı olduğunu göstermiştir. Daha sonra benzer numuneler plastik bölgede denenerek enerji terimleri elde edilmiştir. Bunlara ek olarak aynı titreşim periyotuna sahip farklı boylarda alüminyum ve çelikten yapılmış benzer tek serbestlik dereceli numuneler 3 farklı zemin türüne ait 3 farklı deprem kaydına maruz bırakılmıştır. Elde edilen sonuçlar kütleye göre normalize edilmiş rölatif sismik enerjinin yapının yatay rijitliğinden bağımsız olduğunu kanıtlamıştır.Çok serbestlik dereceli sistem deneyleri için ise 3 katlı, her yönde bir açıklığı bulunan çerçeve türü yapılar tasarlanmıştır. Yalın çerçevelerin biri eski tip yapıları temsil ederken (zayıf kolon güçlü kiriş) diğeri modern tasarım anlayışını yansıtmaktadır (güçlü kolon zayıf kiriş). Bunlara ek olarak yalın çerçeveler literatürde mevcut bir metalik sönümleyici kullanılarak güçlendirilmiştir. Yalın numunelerin titreşim periyotlarına çok fazla etki edip spektral ifadelerde çok farklı noktalarda bulunmalarını engellemek için sönümleyiciler birinci kat kirişleri ile deney yapısından bağımsız olarak masaya sabitlenen ikincil çerçeve arasına yerleştirilmiştir. Metalik sönümleyicilerin eklenmesi ile yapıların sönüm oranları %2-3 mertebelerinden %5-6 mertebelerine kadar arttırılmıştır. Yapıların periyotları hedeflendiği gibi birbirine oldukça yakındır. Çok serbestlik dereceli sistemlere ilk olarak elastik bölgede 7 farklı deprem kaydı etkitilmiştir. Daha sonra seçilen 7 kayıt arasından bir tanesi kullanılarak plastik deneyler gerçekleştirilmiştir. Periyotları birbirine çok yakın olduğu için kayma ve eğilme türü çerçevelerde giren enerjiler birbirine oldukça yakın elde edilmiştir. Ancak enerjinin dağılımı oldukça farklıdır. Özellikle plastik enerji kayma türü yapılarda daha büyüktür. Deney yapılarının metalik sönümleyicilerle güçlendirilmesi ile toplam plastik enerji önemli oranda azaltılmış ve böylece giren enerjide büyük oranda azaltılmıştır.Tezin üçüncü bölümünde deneyler Perform 3D ile oluşturulan sayısal modellerle benzeştirilmiştir. Tek serbestlik dereceli ve çok serbestlik dereceli sistemlerde hem tepe/kat tepkileri hem de enerji terimleri deneyler ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar birbirine oldukça yakın elde edilmiştir. Yanlızca çok serbestlik dereceli numunelerin birinci katında kullanılan ivme ölçer verilerine çok fazla gürültü karıştığı için bazı durumlarda yerdeğiştirmelerin ivmenin türevi olarak hesaplanabilmesi mümkün olmamıştır. Numerik modeller deneylerle doğrulandıktan sonra yalın çerçevelere daha fazla yastığın yerleştirildiği modeller oluşturulmuştur. Bu modeller kullanılarak yeterli sayıda yastık kullanımı ile yapısal elemanlardaki plastik enerjinin sıfıra indirilebileceği gösterilmiştir.Tezin dördüncü bölümünde ise deneysel ve numerik modeller kullanılarak giren enerjinin tahminine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu bölümde ilk olarak deneysel sonuçlar ile literatürdeki mevcut giren enerji formülleri karşılaştırılmıştır. Mevcut ifadelerin deneylerle korolasyonu oldukça zayıf olduğu için öncelikle yeni bir spektral ifade önerilmiştir. Bu ifadede depremin süresi, yoğunluğu ve frekans içeriği ile yapının sönüm oranı, titreşim periyodu ve zemin özellikleri dikkate alınmaktadır. Önerilen giren enerji spektrumu lineer artan, plato ve parabolik azalan olmak üzere üç bölümden oluşmaktadır. Seçilen herhangi bir kayıt için plato bölgesi deprem kaydının köşe periyodundan başlatılmaktadır. Daha sonra literatürdeki öneri göz önüne alınarak plato bölgesi köşe periyodun 1/1.2 değerine kadar uzatılıp başlangıç noktası ile lineer olarak birleştirilmektedir. Parabolik azalan kol ise kaydın köşe periyodundan başlayıp zemin sınıfına göre değişen bir katsayıyla azaltılmaktadır. Önerilen spektral ifade deneysel ve sayısal sonuçlarla karşılaştırılarak aralarındaki korolasyonun oldukça yüksek olduğu gösterilmiştir.Önerilen spektral ifadede yapının sönüm oranı dikkate alınmasına karşılık, literatürde genel olarak giren enerjinin sönüm oranından bağımsız olduğu savunulmuştur. Ancak yapılan deneysel ve sayısal sonuçlar deprem kaydının baskın periyotlarında sönüm oranının önemli bir etkisi olabileceği gösterilmiştir. Bu nedenle literatürdeki mevcut giren enerji ifadelerinin farklı sönüm oranlarında da kullanılabilmesi için yeni bir sönüm düzeltme çarpanı önerilmiştir. Önerilen düzeltme çarpanının başarılı bir şekilde uygulanabilineceği gösterilmiştir.Her ne kadar önerilen spektral ifade deneysel ve sayısal sonuçları oldukça başarılı tahmin etse de önerilen yöntemde tepe yerdeğiştirmesinin daha doğru tahmin edilmesi için giren enerjinin daha kesin hesaplanması gerekmektedir. Bu nedenle giren enerji ve enerji bileşenlerinin oldukça hızlı hesaplanabileceği sabit adım aralıklı kesin bir çözüm yöntemi kapalı ifade olarak verilmiştir. Önerilen kapalı ifade hem tek serbestlik dereceli hem de çok serbestlik dereceli sistemler için oldukça etkin sonuçlar üretmiştir.Giren enerji önerilen yöntemlerle kesine yakın hesaplanabildiği için enerji esaslı bir deprem şiddet ölçütü tanımlanmıştır. Önerilen şiddet ölçütünün etkinliği, yeterliliği ve tahmin edebilirliği farklı dinamik deneyler ile kanıtlanmıştır. Tüm deneylerde uygulanan deprem kayıtlarının yapı üzerinde oluşturacağı etki sırası oldukça doğru olarak tahmin edilmiştir. Deneysel sonuçlar ile önerilen şiddet ölçütü arasındaki korelasyon oldukça yüksektir.Tezin beşinci bölümünde çok serbestlik dereceli sistemlerin tepe yerdeğiştirmesinin enerji esaslı olarak hesaplanabilmesi için bir yöntem önerilmiştir. Dördüncü bölümde verilen kapalı ifadeler ve göz önüne alınan 9 ve 20 katlı çelik çerçevelerin ilk 3 modu dikkate alınarak, yapılara giren enerji değerleri büyük doğrulukta hesaplanabilmiştir. 9 ve 20 katlı çerçevelere uygulanan 19 deprem kaydı sonucunda elde edilen sayısal giren enerji değerleri ile hesaplanan enerji değerleri karşılaştırıldığında ortalama hata sırasıyla %6.7 ve %9.9 olarak elde edilmiştir. Tepe yerdeğiştirmesinin tahminindeki ortalama rölatif hata ise sırasıyla %10.0 ve %20.1 olarak gerçekleşmiştir. based design methodologies. Firstly it takes into account frequency content and duration of the earthquake record. Moreover hysteretic behavior of the structural members can be considered in the analyses rather than envelope curves. Additionally, energy is a scaler value whereas force and displacement are vector terms. Hence using energy for evaluating the structures is a more rational approach.Since energy procedures have effective features, an energy-based procedure to compute inelastic top displacement of the MDOF systems under the effect of a given earthquake record is developed in the content of the thesis. At the outset existing equations to predict seismic input energy are evaluated through elastic SDOF specimen tests and their correlation with the experimental results was found to be weak. Therefore, a new formulation is developed, which considers the duration, frequency content and intensity of the earthquake, spectral acceleration and velocity, damping ratio of the structure and soil type. The product of the proposed relation satisfactorily matched with the experimental and numerical results. Correlation of the proposed equation with the experimental results are found to be strong (0.75).The proposed spectral input energy equation considers the damping ratio, whereas the damping effect on the input energy has been considered insignificant in the current literature. However, the performed experimental and numerical works showed that the damping ratio may have a significant effect around the dominant frequncies of the earthquake record. Therefore it should be considered in a precise design equation.Even though the proposed spectral equation satisfactorily envelopes the experimental results, a more precise calculation of the relative seismic input energy is required to obtain more accurate top displacement predictions. Therefore, a piece-wise exact method is developed in close form. Results of the piece-wise method are compared with the experimental and numerical results. The predictions of the piece-wise method were significant.Since the relative seismic input energy is predicted and computed satisfactorily, an energy-based intensity measure is also proposed in the thesis. The efficiency, sufficiency and the predictability of the proposed intensity measure is evaluated through several shake table tests and compared with almost all of the avaliable intensity measures. The proposed intensity measure suitably predicts the severity order of the earthquake records. The correlation of the proposed intensity measure with the experimental results was found to be very strong for all of the dynamic tests.Finally a hybrid spectrum that consists of spectral input energy and displacement is proposed to predict top displacement of a MDOF system. The proposed procedure is applied to two frame type structures which have 9- and 20-storeys. Average of the relative error in the prediction of top displacement occurred was around 20%. 206

Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, yapı sistemlerinde kullanılan kablolu klasik ölçüm yöntemlerine veya yüksek maliyete sahip olan kablosuz (uzaktan) ölçüm yöntemlerine alternatif olarak, maliyetçe uygun ve kablosuz olan bir görüntü işleme algoritması geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında teorik ve deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Teorik bilgiler ışığında bir algoritma oluşturulmuş, İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Yapı ve Deprem Laboratuvarı'nda gerçekleştitilen birçok deneyde, klasik ölçüm yöntemlerinin yanı sıra geliştirilmekte olan yöntem kullanılmış, yöntemlere ait sonuçlar karşılaştırılmıştır.Çalışmanın birinci bölümünde, sayısal görüntü işleme yöntemleri hakkında kısa bir bilgi, tez çalışmasının amacı ve kapsamı ve kullanılan yöntem ile ilgili kısa bir özet yer almaktadır. Giriş kısmında sayısal görüntü işleme yöntemlerinin kullanım alanlarından, tercih edilme sebebinden ve yapı sistemlerinde kullanılabilirliğinden bahsedilmiştir. Sonrasında geliştirilmekte olan yöntem, klasik ölçüm yöntemleriyle kıyaslanarak alternatif olarak kullanılması gerektiğinden sözedilmiştir.İkinci bölümde sayısal görüntüler ve sayısal görüntü işleme yöntemleri hakkında bilgi verildikten sonra yapı sistemlerinde kullanılabilecek yöntemler kategorize edilmeye çalışılmıştır. Kategorize edilen tüm yöntemler kısa özet şeklinde açıklanmıştır. Sayısal görüntü işleme yöntemleri ile ilgili yapılmış olan literatür araştırması da bu kısımda yer almaktadır.Üç boyutlu nesneler, görüntü alıcılar kullanılarak iki boyutlu alana aktarılırken her bir sayısal görüntü, satır ve sütun indisleri içerisinde bir eleman matrisi olarak aktarılır. Bu matristeki her bir öğe, bulunduğu konum hakkında renk, doku, parlaklık gibi bilgileri içerir. Matristeki her eleman piksel olarak adlandırılır. Bu tez çalışmasında, pikselin süreç için önemli bir rolü vardır. Büyüklükler nesne algılama teknikleri veya nesne izleme teknikleri kullanılarak görüntü içerisindeki piksel özellikleriyle bulunabilir.Üçüncü bölümde önerilen şablon eşleştirme yöntemiyle geliştirilen algoritma hakkında detaylı bilgi verilmiştir. OpenCV kütüphanesinde önerilen şablon eşleştirme metodlarından, seçilen metodun kullanılma nedeninden ve matematiksel operasyonlarından bahsedilmiştir. Video görüntülerinde yakalanan gürültü datalarının ve imgesel bozukluklara bağlı hatalı dataların elenmesi ile ilgili kullanılan filtreler hakkında bilgi verilmiştir.Dördüncü bölümde algoritmanın uygulandığı farklı deney düzeneklerinden ve bu deney düzeneklerine uygulanan yüklemeler sonucunda klasik yöntemlerle alınan verilerin görüntü işleme yöntemiyle alınan veriler ile karşılaştırılmasından bahsedilmiştir. Deneylerden elde edilen veriler ışığında çalışmada kullanılan yöntemin uygulanabilirliği yine bu bölümde gösterilmiştir.Sonuncu bölümde ise elde edilen bütün deney ve çalışmalardan elde edilen sonuçlar anlatılmış, yöntemi kullanacak olan kişilere önerilerde bulunulmuştur. In this master thesis, a cost-effective and wireless image processing technique has been developed as an alternative to the conventional measurement methods using wired cables in structural systems or wireless (remote) measurement methods having high costs. Within the scope of the study, theoretical and experimental studies have been carried out. An algorithm has been established in the light of the literature review and several experimental works carried out in Istanbul Technical University (İTÜ) Structural and Earthquake Engineering Laboratory. Besides the classical measurement methods, the developed algorithm was used and the obtained results were compared.In the first part of the study, a short information about digital image processing, the purpose and the scope of the study and a brief summary about template matching method (used) are given. Usage areas of digital image processing such as medical applications, face detection and object tracking etc..., the reasons of preference and usability on structural systems are mentioned. Additionaly, comparisions between developed method and conventional methods are given to understand why image processing techniques should be used in different study areas.Digital image processing is a technique of processing digital images which are transferred to a computer by means of the written algorithms. Digital image processing, one of the branches of the signal processing, allows many applications to be applied together. The displacement, velocity, acceleration or deformation values of structural elements are measured by conventional methods to make structural health monitoring on real structures and to observe structural models. There is a need for new wireless measurement system due to classical methods which have high cost, have a requirement of a lot of cabling works and have effects on properties of specimen using in laboratory.There are studies showing that digital image processing, which is preferred for use in different work areas, is also applicable on structural systems.In this study, it is tried to make alternative method to conventional methods by using template matching algorithm on Python software. In the second chapter, after the definitions of digital image, pixel and digital image processing are given, it is tried to categorize the digital image processing methods which can be used on structural systems. All categorized methods are summarized. The literature review of digital image processing methods is also included in this section.When three dimensional objects are transmitted to two dimensional area by using camera recording, each digital image is transferred as a matrix of elements in row and column indices. Each element in this matrix contains color, texture, brightness etc. informations about the point in which it is located. Each element in the matrix is called as pixel. In this study, since the displacement and strain magnitudes are wanted to be found by using a digital image proccessing technique, pixel has an important role for the process. The magnitudes can be found with the pixel attitudes by utilizing object detection techniques or object tracking techniques.Object detection techniques have more complicated algorithm than object tracking techniques because they perform object tracking after object detection. There are several object detection methods. In this study, these techniques are tried to be collected under 3 main heading; video segmentation, background elemination and optical flow. Each of the methods has its own subcategories and difficulties. There is a brief summary of each method in this thesis.A considerable number of approaches are proposed in the literature about object tracking. The difference between object tracking methods and object detection methods is that the information of object to be tracked is given by the user. In this study, these approaches are grouped under three different headings; point-based tracking, kernel-based tracking and silhouette-based tracking. A brief summary of each approach is given.In the third chapter of thesis, detailed information about the algorithm developed by the proposed template matching method is given. Proposed template matching methods in opencv library, the selected method among these methods and their mathematical operations are mentioned. Information is given on filters used to remove erroneous data due to noise and imaginary impairments captured in video images.Python, an open-source programming language, has been used to obtain motion in the x and y directions of some specific points on structural models which are under the static/dynamic loads. The libraries like openCV, numpy, scipy, matplotlib and math are used on Python to perform mathematical operations, to open and to process video record, to use filters, to transfer data to different programs.The template matching method is used to find the system properties of the structures on the images.To determine the correlation map in the proccess of template matching, openCV library offers 6 different calculation methods: TM_CCOEFF, TM_CCOEFF_NORMED, TM_CCORR, TM_CCORR_NORMED, TM_SQDIFF and TM_SQDIFF_NORMED. The method used in algorithm is `TM_CCOEFF_NORMED` method which determines the locations using `normalized cross correlation` The special markers are pasted on specimens to be sure which is template image on source image, and the specimens are subjected to experiments and video recording is taken. Then the template image in the digital image is determined. Every frames in video recording has noisy datas. To eliminate noisy data on the original signal, Gaussian filter is used on each frame and template image. Markers can be found with a good threshold value. The threshold value can be changed between 0 to 1 according to environmental light conditions.Coordinate transformations of the template image along all the frames are followed. But, the coordinate of a target on a frame is generally found as multiple points that are close to each other. Therefore, to reduce extra coordinates and to provide optimal coordinate for a target on frame, arithmetic mean of all points is taken and located to true range. After the displacement values of the targets are found, speed and acceleration datas of the targets have been reached through the derivative operators. The frequency and amplitude values of the structural system can be found by using `Fast Fourier Transform` operator, since the acceleration data is found.In the fourth chapter, different experimental setups applied to the algorithm are mentioned. Also, the graphical comparisions between conventional methods and developed method are given. The applicability of the method used in this study due to the datas obtained from different experiments is also shown in this chapter.In the last section, the results obtained from all the experiments and studies are explained, and suggestions are made for users. 85

Çapraz yay gruplarını kullanan sismik izolasyon sisteminin iyileştirilmesi için, yaykutuları üzerinde bir kilit mekanizması oluşturularak göreli yüksek bir rijitliksağlanmıştır. Çalışma kapsamında kuramsal ve deneysel çalışmalargerçekleştirilmiştir. Çalışmaların deneysel bölümü İstanbul Teknik Üniversitesi(İTÜ) Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir.Çalışmanın birinci bölümünde, yay kutularında oluşturulacak kilit sistemi olarakçeşitli alternatifler irdelenmiştir. Hem etkinlik hem de maliyet bakımındandiğerlerinden üstün olan çözümde; yay kutularında uygun çapta delik açarak, yaymekanizmasının çalışmasını engelleyici ve göreli olarak yüksek başlangıç rijitliğisağlayabilen bir malzemenin buradan geçirilmesi amaçlanmıştır.İkinci bölümde, yay kutusu üzerinde açılacak delikten geçirilecek farklı malzemelerüzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Söz konusu malzeme kesme etkisine maruzkalacağından dolayı, bu etkinin oluşturulacağı basit bir deney düzeneği geliştirilmişve kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda; karbon, krom, vanadyum, tungsten vemolibden alaşımı bir çelik türü olan HSS tipi çelik çubukların kullanımına kararverilmiştir. HSS tipi çelik çubukların farklı çaptaki örnekleri üzerinde deneylergerçekleştirilerek, belirli çaplara ait kırılma yükü ve rijitlik değerleri elde edilmiştir.Böylece, seçilen düşük genlikli yer hareketlerine karşı gelen rijitlik ve kırılma yüküdeğerleri için uygun çapta malzeme seçimi yapılabilmiştir.Üçüncü bölümde, kullanımı uygun bulunan HSS tipi çelik çubuklar yay kutularınakayma kilidi olarak eklenmiş ve düşey hidrolik veren (MTS) altında deneylergerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda kayma kilidi takılmış yay kutusunun kuvvetyerdeğiştirme ilişkileri elde edilmiştir. Böylece, HSS tipi çelikten yapılmış kaymakilidinin kırılarak devre dışı kalması için gerekli yük ve kırılma öncesindeki yaykutusu rijitlik değerleri elde edilmiştir.Dördüncü bölümde, kayma kilidi takılı yay kutuları ¼ ölçekli sismik izolasyon katınaeklenerek yatay hidrolik veren (MTS) ile statik deneyler gerçekleştirilmiştir.Deneyler sonucunda, kayma kilidi takılmış yay kutularının izolasyon katınaeklendiğinde ortaya çıkan davranış elde edilmiştir. İzolasyon katı rijitlik değerleri veHSS tipi çelik çubukların kırılma yükleri elde edilerek, sayısal çalışmalar ilebelirlenen değerlerle karşılaştırılmıştır.Beşinci bölümde; kayma kilidi bulunan yay kutuları ile oluşturulan sismik izolasyonkatına, Karayel ve diğ. (2016) çalışmasındaki iki kat yükü yüklenerek yarı-statikdeneyler gerçekleştirilmiştir. Bu sayede, izolasyon katı üzerinde yük varken, kaymakilitlerinin davranışları ve sayısal hesaplar ile bulunan sonuçların deney sonuçlarıylakarşılaştırılması sağlanmıştır.Yapılan bu çalışmalar sonucunda, yay kutuları için geliştirilmiş kayma kilitlerininetkin bir şekilde çalıştığı kanıtlanmıştır. In the scope of the this M.Sc. thesis, a locking mechanism that is on the new seismicisolation system made of spring tube braces has been invented and studied in order toget a relatively high initial stiffness on the system to satisfy the comfort requirementsfor low intensity earthquake and wind effects. Experimental and theoreticalinvestigations was carried out during the term of the study at the Structural andEarthquake Laboratory of Istanbul Technical University, (ITU).In the first phase, various alternatives was evaluated as locking system on the springtube braces. When effective and low cost system is considered proper hole is openedto get through suitable material to supply high initial stiffness on the spring tubes.In the second phase, material experiments are performed to find suitable material forlocking system. At the beginning of the study, a experimental setup which has doubleshear effects is prepared to make material experiments. The experiments conductedshow that HSS (High Speed Steel) type steel sticks which conclude carbon, chrome,vanadium, tungsten and molibden is suitable to use as the locking material.Experiments are also realized to have stiffness and ultimate load values at differentdiameters of the HSS type steel sticks. Therefore, according to low intensity groundmotions, suitable diameter of material can be select for locking system.In the third phase, high speed steel sticks which are suitable for use in respect todiameter are implemented (attached) to spring tube and experiments are realizedunder the vertical MTS. After having concluded experiments, the results show forcedisplacementvalues of spring tube. Owing to these values we deduced ultimate forceand stiffness values of the spring tube that has locking mechanism.In the fourth phase, spring tube braces which has the locking mechanism are attachedto ¼ scaled isolation story. Then, the isolation story which consists of hinge-endedsteel columns subjected to varying horizontal load levels is assessed in the quasistatictests. The quasi-static tests carried out on the modified spring tubes prove thatthere is a relatively high stiffness between the analytical and experimental studies.Next, representative 2 story loads which are used in Karayel et. Al, 2016 researchpaper take on load to isolation story and quasi-static experiments are carried out tounderstand behaviour of the new system. Thus, analytical and experimental resultsare compared to prove locking system's efficiency.Finally, studies has been carried out regarding effect on people of low intensityground motion and some acceleration values which has some effect on people arederived. 97

Doktora tez çalışması kapsamında, çapraz yay gruplarını kullanan yeni bir sismik yalıtım sistemi geliştirilmiştir. Çalışmanın deneysel bölümü İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında (STEELab) gerçekleştirilmiştir.Binaların kuvvetli yer hareketleri sırasında yıkıcı hasarlardan korunabilmesinin, doğal titreşim periyotlarının uzatılması ve ilave sönüm sağlanması ile de mümkün olabileceği bilinmektedir. Pasif sismik yalıtım yöntemlerinin esası da bu prensiplere dayanmaktadır.Bu tez çalışmasının çıkış noktası kararlı bir yumuşak kat mekanizması kullanılarak, az katlı betonarme ve çelik yapılar için yeni bir sismik yalıtım sisteminin geliştirilmesidir. Çalışmanın başlangıcında öncelikle simetrik çekme ve basınç kapasitesine sahip bir yay mekanizması geliştirilmiştir. Bu amaçla her biri özdeş eksenel rijitliğe sahip dört adet basınç yayı, yay kutusu olarak isimlendirilen ve iki ucunda oluşturulan pistonlar sayesinde açılıp kapanabilen bir boru içinde konumlandırılmıştır. Çalışma kapsamında özgün olarak geliştirilen iki ucu mafsallı çelik kolonlardan ve çapraz yay kutularından oluşan yalıtım katı, binanın temel seviyesinde teşkil edilebileceği gibi uygun bir ara katında da oluşturulabilecektir. Önerilen yalıtım katında, düşey yükler ile ikinci mertebe etkileri iki ucu mafsallı çelik kolonlar tarafından karşılanırken, katın yatay kararlılığı göreli düşük eksenel rijitliğe sahip çapraz yay kutuları vasıtasıyla sağlanmaktadır.Geliştirilen sismik yalıtım sistemine, rüzgar ve küçük depremlerde yerdeğiştirmeleri sınırlandırarak konfor şartlarını sağlamak üzere, yay kutuları üzerinde oluşturulacak bir kilit mekanizması ile yüksek bir başlangıç rijitliği de kazandırılabilecektir. Bu özellik tez çalışması kapsamı dışındadır.Önerilen yeni sismik yalıtım sisteminin etkinliğinin gösterilmesi amacıyla, bir dizi deneysel ve kuramsal çalışma yapılmıştır. Ölçekli numuneler üzerinde yapılan deneyler üç safhalı olarak gerçekleştirilmiştir. Her bir deney aşamasında elde edilen sonuçlar, kuramsal hesaplar ile de doğrulanmıştır.Birinci safhada, bağımsız yay deneylerini takiben, yay kutusunun çekme ve basınç durumlarındaki davranışının tespit edilmesi amacıyla; bağımsız yay kutusu düşey hidrolik veren kullanılarak, değişik frekanslardaki tekrarlı eksenel yerdeğiştirmeler altında test edilmiştir. Ardından bu kez yalıtım katının, üzerinde üst yapı olmaksızın yatay hidrolik veren vasıtasıyla değişik normal kuvvet düzeyleri için yön değiştiren tekrarlı yatay yerdeğiştirme adımları altında statik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yay kutusunun deneylerden elde edilen eksenel rijitlikleri, analitik hesapla elde edilen değerler ile örtüşmüştür. Bağımsız yalıtım katının birinci ve ikinci mertebe yatay rijitliği, yay kutusu iç kuvvetleri vb. büyüklükleri ile geometrik uygunluk koşullarının analitik hesaplar ile uyum içinde olduğu tespit edilmiştir.İkinci aşama deneylerde, ¼ ölçekli, tek açıklıklı, üç katlı, üç boyutlu ve moment aktarabilen birleşimlere sahip, önerilen yalıtım sistemli ve temelden ankastre mesnetli çelik yapı deney numunelerinin; sarsma masası üzerinde, seçilen yedi farklı deprem kaydı için deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu aşamadaki deneylerde sismik yalıtım sisteminin mafsalları, sadece itme doğrultusunda hareket etmek üzere düzlem mafsal olarak teşkil edilmiştir. Deney sonuçları değerlendirildiğinde ulaşılanlar şu şekilde özetlenebilmektedir; i. Sismik yalıtımlı sistemde katlar hizasındaki ivmeler önemli oranlarda küçülmüştür. ii. Düşey yükler ile düşey ve yatay yük kaynaklı ikinci mertebe etkiler yalıtım katı kolonları tarafından emniyetle taşınmaktadır. iii. Deneyler sırasında, herhangi bir kararsızlık ve merkeze dönme sorunu yaşanmamıştır. iv. Modellerin iç kuvvetler bakımından kritik zemin katında, sismik yalıtımlı sistemde oluşan kesme kuvvetinin, ankastre mesnetli sistemin yedide biri düzeyine düştüğü görülmüştür. v. Önerilen sismik yalıtım sisteminin kendi göçme emniyet mekanizmasına sahip olduğu anlaşılmıştır. vi. Yalıtım katının, dinamik kuvvet-yerdeğiştirme ilişkilerinden elde edilen ortalama etkin yatay rijitliği, mafsallardaki sürtünme göz önüne alınmadan hesaplanan teorik yatay rijitliğin yaklaşık %25 üzerinde oluşmuştur. vii. Sismik yalıtımlı sistemde; mafsallardaki sürtünmeden ortaya çıkan, enerji denge denklemi ve dinamik kuvvet-yerdeğiştirme eğrilerinden hesaplanabilen eşdeğer sönümüm %18-20 civarında olduğu anlaşılmıştır.Bu safhada deneyi gerçekleştirilen ankastre mesnetli ve sismik yalıtımlı sistemin hesap modelleri kurularak, geometrik bakımdan doğrusal olmayışın da göz önüne alındığı, zaman tanım alanındaki analizleri, benzer yedi deprem kaydı için gerçekleştirilmiştir. Sismik yalıtımlı sistem için yapılan analizlerde, deneylerden elde edilen etkin yatay rijitlikler ve yine deneylerden elde edilen eşdeğer sönüm oranının %20 değeri kullanılmıştır. Deney ve analizlerden elde edilen ivme ve yerdeğiştirme geçmişlerinin uygulanan tüm depremler için uyumlu oldukları görülmüştür.Geliştirilen sismik yalıtımlı sistemin, üç boyutlu yapılar için mühendislik pratiğinde de kullanabileceğinin ispatlanmasını amaçlayan üçüncü safha deneylerde, öncelikle uygun bir küresel mafsal detayı tasarlanıp üretilmiştir. Daha sonra, bir önceki deneylerde kullanılan ¼ ölçekli üç katlı çelik üst yapı modeli küresel mafsallı sistemin üzerine monte edilerek, bu kez küresel mafsallı sismik yalıtımlı deney modeli oluşturulmuştur. Deney modelinin, iki eksenli yükler altında üç boyutlu davranışını ortaya çıkarabilmek için model, tek eksenli sarsma masasını üzerine uyarı doğrultusu ile 45o'lik bir açı yapacak biçimde monte edilmiştir. Deneyler sonucunda, düzlem mafsallı yalıtımlı sistemde olduğu gibi, herhangi bir kararsızlık ve merkeze dönme sorunu yaşanmamış, katlara gelen ivmeler de önemli ölçüde küçülmüştür. Küresel mafsallar ve yay kutuları her iki doğrultuda da tam uyum göstererek çalışmışlardır. Düşey yükler ve ikinci mertebe etkiler, yalıtım katının küresel mafsallı kolonları tarafından emniyetle taşınmıştır. Deneylerden elde edilen veriler kullanılarak oluşturulan enerji denge denklemi, dinamik kuvvet-yerdeğiştirme bağıntıları ve yarı bant genişliği yöntemleri olmak üzere üç farklı yöntem ile ortaya çıkarılan ve küresel mafsallardaki sürtünmeden kaynaklanan eşdeğer sönüm yine %20 civarında oluşmuştur. Deneylerde ortaya çıkan ve dinamik kuvvet-yerdeğiştirme bağıntılarının yanı sıra test numunelerinin temel titreşim frekanslarından da ulaşılan ortalama etkin yatay rijitliğin, sürtünme göz önüne alınmaksızın hesaplanan teorik yatay rijitlikten, düzlem mafsallı sisteme benzer olarak yaklaşık %25 büyük olduğu ortaya çıkarılmıştır.Küresel mafsallı deney numunesinin, deprem uyarılarının deneye benzer biçimde numune ana eksenleri ile 45o'lik bir açı yapacak biçimde uygulandığı, zaman tanım alanındaki analizleri yine tüm depremler için gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerde de, deneylerden elde edilen etkin yatay rijitlikler ve eşdeğer sönüm oranının %20 değeri kullanılmıştır. Uygulanan yedi farklı deprem için deney ve analizlerden elde edilen ivme ve yerdeğiştirme büyüklükleri örtüşmüştür.Üçüncü safha deneylerde, küresel mafsallı bağımsız yalıtım katının MTS hidrolik vereni kullanılarak statik deneyleri de gerçekleştirilmiştir. Küresel mafsallarda sürtünmeden dolayı ortaya çıkan eşdeğer sönüm, %18 civarında elde edilmiştir.Çalışmanın son aşamasında geliştirilen sismik yalıtım sisteminin gerçek bir bina üzerinde değerlendirilmesi amacıyla; beş katlı betonarme bir binanın, sismik yalıtım katlı ve temelden ankastre mesnetli olmak üzere üç boyutlu matematik modelleri kurulmuştur. Ardından her iki modelin de, deneylerde kullanılan yedi farklı deprem kaydı için, zaman tanım alanındaki analizleri gerçekleştirilmiştir. Sismik yalıtım sistemli modelde, yalıtım katının etkin yatay rijitliği olarak deneylerde ulaşıldığı biçimde, sürtünmesiz teorik rijitliğin %25 artırılmış değeri kullanılmıştır. Sismik yalıtımlı modelde eşdeğer sönüm oranı olarak yine deneylerde elde edilen %20 değerine yer verilmiştir. Sismik yalıtımlı sistem için dört yerdeğiştirme performans seviyesi göz önünde tutularak, aşılma olasılık eğrileri elde edilmiştir. Ayrıca sismik yalıtım sistemli bina, önemli bazı temel parametreler açısından ilgili birkaç uluslararası yönetmelik çerçevesinde de irdelenmiştir. Çalışmalar sonunda; sismik yalıtımlı sistemin en etkili olduğu durumda, ankastre mesnetli sisteme göre tepe ivmelerinin 13.70'de bir, kritik zemin kat kesme kuvvetlerinin 12.20'de bir küçüldüğü görülmüştür. Yalıtım katının en büyük yatay yerdeğiştirme kapasitesi dikkate alındığında, bu değerin aşılma olasılığı yer ivmesinin 0.9g değerine kadar %0.0, 1.5g değerinde ise %75 olarak hesaplanmıştır. Önerilen sismik yalıtım sistemi ilgili uluslararası yönetmeliklerin gereksinimlerini karşılamaktadır. Sismik yalıtım katının ana elemanları olan, iki ucu mafsallı çelik kolonları, yay kutuları ve kompozit tavan kirişlerinin geometrik olarak makul ve ekonomik kesitler ile tasarlanabileceği gösterilmiştir. In the scope of this Ph.D. Thesis, a new seismic isolation system made of spring tube braces has been proposed and studied at the Structural and Earthquake Engineering Laboratory (STEELab) of Istanbul Technical University, (ITU).Building responses during earthquakes can be controlled by period shifting and/or supplementary damping. The passive structural control method based on the period shifting approach is now widely accepted for protecting structures from EQs.The motivation behind the proposed seismic isolation system is based on the observations of buildings damaged due to the soft story mechanism even though it is an undesirable collapse mechanism in earthquake engineering. Site investigations have shown that principal damages are concentrated on the soft storey, while minor or no damage is observed on upper stories. Two conclusions can be drawn from the observations: i. The large part of the seismic energy imparted to the structure during an earthquake is dissipated in the soft storey. ii. Relatively low lateral stiffness of the soft storey lengthens the fundamental vibration period of the building, so that the intensity of the lateral accelerations transmitted to the upper part of the building is significantly reduced. The main objective of this study is to develop a new seismic isolation system based on the stable soft storey mechanism to be used for low-rise reinforced concrete (RC) and steel buildings. The proposed system can be used not only for newly constructed buildings, but also for vulnerable existing buildings. Due to its relatively low-cost, it is aimed to be used in the developing countries. In order to have a two-way spring, multiple compression-type linear springs are positioned in a special cylindrical tube called as spring tube which has a symmetrical response in tension and compression-type axial loading. An isolation story, which consists of hinge-ended steel columns and spring tube bracings, is constructed at the foundation level or any intermediate level of the building. Gravitational loads are resisted by the vertical steel columns and the lateral stability of the system is mainly governed by diagonal spring tube braces which have quite low axial rigidity. The columns are connected to the relatively rigid beams of the upper and lower floors or RC foundation by means of hinges.Moreover, the relatively high initial stiffness of the isolation storey can be supplied by a simple locking mechanism on the spring tubes to satisfy the comfort requirements for low intensity earthquake and wind effects. This feature, however, lies outside the scope of this thesis.A series of experimental and analytical studies are carried out to evaluate the capability of the proposed seismic isolation system. An experimental campaign on downscaled specimens with three stages is performed. In each step, experimental results have been verified by appropriate analytical calculations.In the first phase, the behavior of the spring tube subjected to axial displacement reversals with varying frequencies is determined. Then, ¼ scaled isolation story subjected to varying axial load levels is assessed in the static tests. The static tests carried out on the spring tubes prove that there is a close compatibility between the analytical and experimental axial stiffness of the spring tube. Static tests performed on the isolation story resume the close agreement with the analytical results in terms of first and second order lateral stiffness of the isolation story and internal forces on the spring tube. The geometric compatibility conditions of the isolation story have also been verified by the static tests.In the second phase of the experimental campaign, ¼ scale one bay three storey 3D steel moment resisting frames, with or without proposed seismic isolation storey, are tested on the uni-axial shake table using selected seven real earthquake records. Isolated specimen used in this period of tests has planer hinge connections to obtain pure uni-directional behaviour of the test specimen under uni-axial shaking. The uni-axial shake table (ARI-I), located in the STEELab of ITU, is used in the dynamic tests of the specimens. The displacement capacity of the shake table is ±325 mm. The accelerometers with ±2g capacity are positioned on each floor of the specimen, as well as on the shake table. The lateral displacements are measured at the level of the shake table and at the top of the specimens. Additionally, one displacement transducer is utilized at the level of the isolation storey for the isolated case and at the level of the first storey for the fixed base specimen. A number of strain gauges are used at both ends of first storey beams and columns of isolated and fixed base specimens. Additionally, in the case of the isolated specimen, strain gauges are glued to the mid height of the pinned columns. After having completed this stage of tests, those results are achieved; i. The transmitted accelerations from ground to floor levels are largely diminished by means of the isolation system, contrary to the fixed based specimen. ii. It has been proven that significant displacement demands and second order effects of gravity loads can be battled by the proposed seismic isolation storey. iii. The critical ground storey shear forces of the isolated case are predominantly smaller than the fixed base case and the average ratio is about 1/7. iv. No stability or self-centering problems for the proposed isolation system are observed. v. The proposed isolation system has its own fail-safe mechanism. vi. The average effective lateral stiffness of the isolation story obtained from the experimental force-displacement relations of seven earthquakes is around 25% higher than the theoretical value which is calculated without accounting the frictional effects. Hence, there is close agreement between the effective lateral stiffness's and the first fundamental frequencies of the isolated specimen for the applied seven EQs. vii. The energy balance equations and dynamic force-displacement relations indicated that the equivalent damping arising from the seismic isolation storey is roughly 18-20%. This relatively high damping property, which can be attributed to the friction on the pinned connections of the columns to beams as well as the period elongation, is effective for diminishing seismic response.Geometric-wise nonlinear dynamic time history analyses (NTHA) are executed for the fixed and isolated test specimens. The effective lateral stiffness of the isolation story used in the NTHA by means of axial rigidity of linear elastic spring tube braces, which also includes supplementary rigidity due to frictions encountered in the hinge connections is extracted from the experimental force-displacement curves. Furthermore, NTHA analyses are performed using the damping ratio of 20% which is achieved through the experiments. The experimentally and analytically obtained isolation storey displacement and acceleration histories are well comparable for all earthquakes.In the third stage of the experimental study; first, a proper spherical hinge details are designed and produced for the isolation storey. Then, the application of the spherical hinges as a part of seismic isolation story is tested in the same ¼ scale one bay three storey 3D steel moment resisting frame which is fixed to the uni-axial shake table for the same real EQ records. In this case, the global axes of the specimen are rotated 45° in respect to uni-axial shake direction to evaluate 3D behavior of the seismic isolation system under bi-axial seismic loading. The test setup of the isolated specimen is almost similar to the previous one. Displacement transducers are located in the shaking direction that is inclined 45° from the main axes of the specimen. Uni-axial and multi-axial accelerometers with ±2g capacity are placed on the different positions of the specimen, as well as on the shake table. Two multi-axial accelerometers are utilized on the isolation story to verify the symmetrical response of the specimen under shaking. After having evaluated this period of tests, the following results could be drawn; i. The story accelerations in two main directions are severely reduced by the isolation story which consists of spherical hinges. ii. No stability and self-centering problem are observed. iii. The equivalent damping ratio obtained through the energy equations, dynamic force-displacement relations and the half-power bandwidth method is about 20% due to the frictions which arose in spherical hinge connections. iv. The average effective lateral stiffness of the isolation story achieved from the experimental force-displacement relations and first fundamental frequencies is around 25% greater than the theoretical value which is calculated without considering the frictional effects. This value is the same to the isolated specimen's tested before which has planer hinge connections. v. Spherical hinge connections work properly in each direction. vi. The seismic responses of the systems with spherical and planar hinges are consisted with each other.Geometric-wise NTHA have also been performed for the test specimen with spherical hinges for the selected EQ records. The excitations are applied to the isolated structure with the inclination angle of 45° respect to the main axes of the structure similar to the testing. The effective lateral stiffness of the isolation story considered in the time history analyses which have supplementary rigidity due to frictions encountered in the spherical hinge connections is provided from the experimental force-displacement relations. In addition to this, 20% of equivalent damping ratio obtained from experiments is utilized in the analyses. There are good correlations between the experimental and analytical displacement and acceleration histories.In the third stage of experimental study, static tests of independent isolation story which has spherical hinge connections have also been carried out. After having completed these tests, the equivalent damping ratio of around 18% has been achieved similar to shake table tests of the isolated test specimen.Finally, the evaluated seismic isolation system is implemented to a five storey RC building. The effectiveness of the isolation system is studied through the comparisons made between the isolated and fixed base cases. For this purpose, geometrical-wise NTHA have been performed. In the time-history analyses of the isolated case, effective stiffness's and 20% of equivalent damping ratio are utilized depending on the experimental results. The probability of exceedance curves are plotted for the isolation story by considering four performance ranges on the displacement demands. Furthermore, basic response parameters are compared with those specified by the some related international codes. The achieved results can be summarized as follows; i. In the most effective case, the proposed seismic isolation system reduces lateral top acceleration and base shear demand of Ground Story in the ratio of 13.70 and 12.20 respect to fix based building. ii. When the maximum displacement capacity of the isolation story is concerned, the probability of exceedance is almost zero till PGA of 0.9g and 75% for1.5g. iii. Proposed seismic isolation system satisfies the code specifications. iv. Members of the isolation story which are double end pinned steel columns, spring tubes and composite beams are proportioned so that they are practically applicable and have cost-effective cross-sections.General advantages of the proposed seismic isolation system can be listed as follows:i.There is no compulsion to add a service storey to the building. The seismic isolation storey can be used for regular purposes. The orientation of diagonal spring tubes can be defined by considering both the structural and architectural demands.ii.The base isolation system cannot be specified as a device contrary the existing isolators. Actually it is one of the stories of the structural system. Hence in the design phase of the building, all members of the isolation story are also considered.iii.Members of the isolation storey, specifically steel columns and spring tube braces, can be produced by local and low-profile workmanship.iv.Maintenance and replacement of isolation storey parts are relatively easy.v.The cost of the proposed technique is low compared to other isolation systems.vi.Relatively high supplementary damping is obtained in the isolation storey due to the friction encountered at the joints.vii.The self-centering problem has not been observed.viii.A fail-safe mechanism is generated by the system itself.ix.No durability sensitivity in the lifetime dissimilar to rubber isolators and viscous dampers. 204

Teknolojik gelişmeler, yüksek performanslı malzemelerin kullanımı, mimarlık ve yapı mühendisliğindeki yenilikçi arayışlar dolayısıyla yüksek binaların kullanımı gün geçtikçe yaygınlaşmaktadır. Yüksek binaların tasarımında, daha önceki dönemde kullanılan dayanım esaslı doğrusal tasarım yaklaşımı yerine günümüzde performansa dayalı tasarım yaklaşımı yaygınlaşmıştır. Bu bağlamda, Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) Tall Buildings Initiative isimli bir organizasyonu oluşturarak, depreme karşı dayanıklı yüksek binaların performans esaslı tasarımını konu alan yönetmeliklerin oluşturulması amacıyla, 2006-2009 yılları arasında çok sayıda yayın yapmıştır. Bu çalışmalar kapsamında, Tall Buildings Initiative oluşumunda yer alan Los Angeles Tall Buildings Structural Design Council (LATBSDC), Structural Engineers Association of Northern California (SEAONC) ve Council of Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH) isimli kuruluşlar performans esaslı tasarım konusunda değişik çalışmalar yayımlamışlardır. PEER, 2010 yılında yayımladığı Guidelines for Performance-Based Seismic Design of Tall Buildings isimli çalışmada yüksek yapıların performans esaslı tasarımına yönelik prensipleri ve koşulları içeren bir dokümanı oluşturmuştur. Ülkemizde bu gelişmelere paralel olarak, 2008 yılında İstanbul Büyükşehir Belediyesi tarafından il sınırları içerisinde inşa edilecek yüksek yapıların tasarım prensiplerini içeren Yüksek Yapılar Deprem Yönetmeliği'nin taslak metni yayımlanmıştır.Bütün bu çalışmalarda, yüksek binaların kesin tasarımı aşamasında iki doğrultuda etkiyen yer hareketi için üç boyutlu doğrusal olmayan zaman tanım alanında çözümlemeler yapılması gerektiği konusunda fikir birliğine ulaşılmıştır. Buna karşın, zaman tanım alanında yapılacak çözümlemelerin kompleks, zaman alıcı ve bazı belirsizlikleri içermesi dolayısıyla, kullanımında zorluklar bulunmaktadır. Özellikle ön tasarım ve hesap kontrollerinin yapılması aşamalarında, hızlı ve yaklaşık sonuçlar üretebilen diğer yöntemlerin de kullanılmasına gereksinim duyulmaktadır.Doğrusal olmayan statik çözümleme yöntemleri (NSPs), binanın kat hizalarında etkitilen ve analiz boyunca aralarındaki oranlar değişmeyen yatay atalet kuvvetleri ile seçilen karakteristik bir yerdeğiştirmenin değişimini ortaya koymaktadır. Deprem istemine bağlı olarak belirlenen bir yerdeğiştirme hedefinde eleman iç kuvvet ve deformasyon durumları değerlendirilmektedir. Geleneksel olarak birinci mod şekli ile uyumlu atalet kuvvetlerinin kullanıldığı bu çözümleme yönteminin düşey kesitte ya da planda düzensizlikler içeren ve/veya ileri titreşim modlarının etkili olabildiği yapı sistemlerinde kullanımı uygun olmayabilmektedir. Çok modlu doğrusal olmayan statik çözümleme teknikleri; ileri titreşim modlarının etkisini daha iyi dikkate alarak geleneksel NSP'lerin yetersizliğini ortadan kaldırabilen, böylelikle doğrusal olmayan zaman tanım alanında gerçekleştirilen hesaplarda elde edilen sonuçlara daha yakın sonuçlar üretebilen yaklaşık yöntemlerdir.Bu tez çalışmasında; yüksek binaların deprem performansının değerlendirilmesi için, ileri titreşim modlarının etkisini de dikkate alabilen uyarlamalı bir modal itme analizi yöntemi (VMPA-A) önerilmiştir. Bu yöntemin gerçek yapı sistemlerinde sayısal olarak uygulanabilmesi için, DOC3D_v2 isimli bir yazılım geliştirilmiştir. DOC3D_v2 yazılımı, üç boyutlu çerçeve ve/veya perde tipi taşıyıcı sistemlerin malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan çözümlemesini yapabilen, yayılı ve yığılı plastisite seçeneklerinin bulunduğu, serbest titreşim analizi, zaman tanım alanında doğrusal çözümleme özelliklerini de içeren MATLAB tabanlı bir yazılımdır. Yazılımda kullanılan doğrusal olmayan birim çubuk eleman eğilme ve kayma şekildeğiştirmelerini ve bunların birbirleri ile olan etkileşimini dikkate alabilmektedir. Fiziksel alt sistem kullanımı seçeneği yazılımın çözüm süresini kısaltan diğer bir önemli özelliğidir.Kolon-kiriş türü çubuk elemanların doğrusal olmayan davranışını göz önüne almak üzere literatürden alınan bir konsol eleman geliştirilerek bu tez çalışmasında kullanılmıştır. İlk haliyle yerdeğiştirme ve kuvvet yönteminin beraber kullanılması ile üretilmiş olan eleman birim kuvvet matrisi, bu çalışmada sadece kuvvet yöntemi kullanılarak hesaplanmaktadır. Eleman birim kuvvet matrisi terimleri, yeterli sayıda parçaya bölünmüş çubuğun ardışık düğüm noktalarının arasındaki göreli çökme ve dönme farklarından yararlanılarak hesaplanmaktadır. Orjinal durumda kullanılan ikinci mertebe etkilerinin eşdeğer kesme kuvveti çiftine dönüştürülerek uygulanması yolu terk edilerek; bunun yerine şekil değiştirmiş eksende virtüel iş teoremi uygulanmıştır. Yeni özellikler katılarak geliştirilen birim elemanın doğruluğunu kontrol etmek amacıyla, malzeme bakımından doğrusal ancak geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan sayısal örnekler üzerinde irdelemeler yapılmıştır. Söz konusu karşılaştırmalarda; `kesin çözüm olarak`, eğilme etkisinin tek başına bulunduğu örneklerde Bernoulli-Navier hipotezi, kesme ve eğilme etkilerinin birlikte bulunduğu örneklerde ise Timoshenko kirişi hipotezi esas alınarak oluşturulan diferansiyel denklemlerin çözümlerinden elde edilen sonuçlar kullanılmıştır.Malzeme bakımından doğrusal olmayan çözümlemede; sanal rijitliklerin seçimi için doğrusallaştırma tekniği olarak başlangıç kirişi yöntemi kullanılmıştır. Eğilme-kayma etkileşimini dikkate almak üzere, literatürde yer alan bir makro model geliştirilerek kullanılmıştır. Bu modelde, artan eğrilik sünekliğine bağlı olarak kesme kuvveti-kayma açısı ilişkisinin zarfı değişmektedir. DOC3D_v2 yazılımına adapte edilen eğilme-kayma etkileşimi özelliğini doğrulamak üzere, farklı kesme açıklık oranlarına sahip 3 adet kolon eleman kullanılmıştır. Tersinir tekrarlı statik yükler etkisinde denenen bu kolonların kesme açıklık oranları (Ls/h) 10.0, 3.2 ve 1.33'tür. Bu değerler sırasıyla, kırılma esnasında şekildeğiştirmeler üzerinde eğilme, kesme-eğilme etkileşimi ve kesme davranışının hakim olduğu durumlara karşı gelmektedir.DOC3D_v2 yazılımına ekelenen bir diğer önemli özellik de doğrusal olmayan perde davranışını dikkate alabilen üç boyutlu düşey çubuk elemanlardan oluşan perde modelidir (3D MVLEM). Bu model, perde kesiti planda yeterli sayıda life bölünerek sadece eksenel rijitliği olan düşey yay grubu ve her katta belirli bir yükseklikte tanımlanan yatay bir kayma yayı içermektedir. Perdenin eğilme ve eksenel davranışı düşey yaylar, kayma davranışı ise yatay yay ile temsil edilmektedir. Düşey yaylara doğrusal olmayan beton ve çelik malzeme davranış modelleri tanımlanabilmektedir. Perde uç bölgelerinde sargılı beton modeli, perde gövdesinde ise sargısız beton malzeme modeli kullanılabilmektedir. 3D MVLEM kat bazında alt ve üst uçta tanımlanan 6 serbestlik derecesi ile ifade edilmektedir. Modelde, artan eğriliğe bağlı olarak tarafsız eksenin basınç bölgesi içinde ilerlemesi dikkate alınabilmektedir. Programa adapte edilen perde davranış modelinin doğrulanması için literatürde yer alan deneysel esaslı dikdörtgen ve T kesitli perdeler üzerinde karşılaştırmalar yapılmıştır.Matris yerdeğiştirme yöntemini esas alan DOC3D_v2 yazılımının 3 boyutlu sistemler üzerindeki doğrulamaları SAP2000 ve Perform3D yazılımları vasıtasıyla yapılmıştır. Bu kapsamda, üçgen bir kat planına sahip olan tek katlı bir çerçeve örneği kullanılmış, doğrusal çözümleme algoritmasının doğruluğu tespit edilmiştir. İki eksenli eğilme ve eksenel kuvvet etkisinde olan dikdörtgen kesitli kolonların moment eğrilik ilişkilerinin oluşturulabilmesi için DOC3D_v2 yazılımında bir alt program geliştirilmiştir. Seçilen bir kolonda, farklı eksenel yük düzeyleri ve değişik asal eksen doğrultuları için elde edilen sonuçlar literatürde yer alan XTRACT yazılımı sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu alt programın ürettiği sonuçlar, DOC3D_v2 yazılımının ihtiyaç duyduğu P-Mx-My mafsal özelliklerine karşı gelmektedir. Üçgen kat planlı örnekte, kolonlara P-Mx-My mafsalları atanarak depremin planda farklı açılarla (p etkimesi durumu gözönüne alınarak itme analizleri gerçekleştirilmiş, elde edilen sonuçlar Perform3D yazılımı sonuçları ile karşılaştırılmıştır.DOC3D_v2 yazılımında sadece kuvvet kontrollü çözümleme algoritması değil, aynı zamanda yerdeğiştirme kontrollü çözüm algoritması da yer almaktadır. Bu özellik sayesinde, birinci ya da ikinci mertebe limit yük düzeyine erişildikten sonraki aşamada yakınsama problemi oluşmadan çözüm üretilebilmektedir. Malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan çok serbestlik dereceli bir kolon örneği üzerinde kuvvet ve yerdeğiştirme kontrollü analiz algoritmaları karşılaştırılmıştır.Çok modlu bir itme analizi türü olan modal itme analizinin (MPA) farklı bir uygulaması olarak uyarlamalı modal itme analizi yöntemi (VMPA) geliştirilmiştir. VMPA, başlangıç kirişi yöntemini eleman bazında ve modal davranış düzeyinde kullanan iteratif bir yöntemdir. Bu yöntemi MPA'dan ayıran başlıca özellikler şöyle sıralanabilir: i. Uyarlamalı uygulamada (VMPA-A), ardışık yaklaşıma dayalı hesabın her bir adımında, anlık titreşim mod biçimleri ile uyumlu atalet kuvveti dağılımları esas alınmaktadır. Böylece, her iterasyon adımında kuvvet ve yerdeğiştirme vektörleri arasındaki uyum sağlanabilmektedir. Uyarlamalı olmayan uygulamada (VMPA) ise, MPA yöntemine benzer şekilde kuvvet vektörü çözüm boyunca değişmemektedir. ii. Eşit yerdeğiştirme kuralının başlangıç kirişi yöntemine dayalı sanal rijitlikler ile kullanılması durumunda, kapasite eğrilerinin tamamının çizilmesi gereksinimi ortadan kalkmaktadır. Tek bir hedef yerdeğiştime istemi için çözümleme yapılmaktadır.Bu çalışmada, VMPA-A yönteminin algoritması iki ve üç boyutlu yapı sistemleri için ayrı ayrı ele alınmıştır. Düzlem sistemler için geliştirilen algoritma spektral yerdeğiştirme (Sd) – spektral ivme (Sa) ortamında uygulanmaktadır. Yerdeğiştirme kontrollü algoritmada, modal kapasite diyagramında n. mod için başlangıçta belli olan modal yerdeğiştirme istemi (Sdn_p) ve ona karşı gelen spektral ivme (San_p), elastik spektral ivmeden (San_e) hareketle, ardışık yaklaşıma dayalı bir algoritma ile hesaplanmaktadır. İki boyutlu algoritmanın doğruluğunu tartışmak amacıyla 9 ve 20 katlı Los Angeles SAC binaları üzerinde analizler gerçekleştirilmiş ve elde edilen değişik yapısal istem büyüklükleri için karşılaştırmalar yapılmıştır. Bu doğrulamalarda, literatürde yer alan iki farklı deprem kayıt grubu gerçekleştirilen zaman tanım alanındaki doğrusal olmayan hesapta kullanılmıştır. Kayıt grubunun ilki Avrupa veritabanından alınan 20 kuvvetli tarihsel depremi, ikincisi ise PEER NGA veritabanından alınan 44 tarihsel depremi içermektedir. Avrupa veritabanı depremleri dört farklı yer ivmesi seviyesi (ag=0.10, 0.50, 0.75 ve 1.00 g) için, PEER NGA veritabanı depremleri ise tek bir ivme seviyesi (ag=0.75g) için analiz edilmiştir. Karşılaştırılan yapısal istem büyüklükleri kat ötelenmeleri, göreli kat ötelenmeleri oranı, kat kesme kuvvetleri, devrilme momentleri ve seçilen eleman şekildeğiştirme değerleridir. VMPA-A yöntemi özellikle kat göreli kat ötelenmeleri açısından oldukça iyi sonuçlar vermektedir. Kat kesme kuvvetleri için ise güvenli tarafta kalacak daha büyük değerler elde edilmiştir. VMPA ve VMPA-A tarafından üretilen göreli kat ötelenmeleri, literatürde bulunan diğer çok modlu yöntemlerden N2, MPA ve MMPA sonuçları ile de karşılaştırılmıştır. Yirmi katlı örnekte, bu çalışmada geliştirilen VMPA-A yönteminin daha iyi sonuç verdiği gözlemlenmiştir.Üç boyutlu yapı sistemleri için geliştirilen algoritmada, yapıya planda çift doğrultuda etkiyen deprem durumu çalışılmıştır. VMPA-A yönteminin teorik alt yapısı MPA yöntemi ile büyük benzerlik içermektedir. Buna karşın, MPA yönteminin aksayan bazı özellikleri, geliştirilen algoritma ile ortadan kaldırılmaktadır. Çözüm geliştirilen konular şunlardır: i. Yapıya etkiyen atalet kuvvetlerinin analiz boyunca sabit olması durumu ii. Deprem yer hareketinin yapı planında iki dik doğrultudaki etkisinin eş zamanlı olarak tanımlanması yerine, iki bağımsız yükleme olarak tanımlanıp sonuçların sonradan birleştirilmesi durumu. VMPA-A'de geliştirilen çözümler şöyle sıralanabilir: i. Gerçekleşen yapısal hasar nedeniyle değişen dinamik karakteristiklerin uyarlamalı olarak dikkate alınması sayesinde seçilen bir düğüm noktasındaki her üç serbestlik için (x,y ve z) kuvvet ve yerdeğiştirme vektörleri arasındaki uyumun sağlamış olması. ii.VMPA-A, apsis ve ordinatı sırasıyla ve olan, fiziksel bir anlam taşımayan bir hibrit spektral format üzerinde uygulanmaktadır. Bu hibrit spektrumun belirli bir periyoda karşı gelen eğimi, Sd- Sa ilişkisinde olduğu gibi, ilgili periyoda karşı gelen açısal frekansın karesine eşittir. Bu spektrum kullanılarak, planda iki dik doğrultuda etkiyen deprem hareketi birlikte dikkate alınabilmektedir. Bunun doğal sonucu olarak, MPA'de iki kez uygulanmak zorunda olunan modal birleştirme işlemleri, VMPA-A'de bire düşmektedir.Üç boyutlu VMPA-A'in doğrulaması, 45 katlı taşıyıcı sistemi perde ve bağ kirişlerinden oluşan bir taşıyıcı sistem üzerinde yapılmıştır. Faya paralel ve faya dik bileşenlerinin ivme spektrumlarının geometrik ortalaması, ASCE 7.05 spektrumuna uyacak biçimde ölçeklendirilmiş 30 adet deprem kaydı ile çalışılmıştır. Deprem kayıtları için uygulanan zaman tanım alanında doğrusal olmayan çözümleme sonuçlarının ortalamaları ile VMPA-A sonuçları karşılaştırlmıştır. Taşıyıcı sistemin zayıf doğrultusunda kat ötelenmeleri ve göreli kat ötelenmelerinin büyük ölçüde örtüştüğü gözlemlenmiştir. Buna karşın, dik doğrultuda sonuçlar arasında farklılıklar bulunmaktadır. Zayıf doğrultudaki kat kesme kuvvetleri ve karşı gelen devrilme momentleri karşılaştırıldığında, güvenli tarafta kalan büyük değerler elde edilmiştir. Dik doğrultuda ise, alt katlar dışında kat kesme kuvvetleri ve devrilme momentleri daha iyi sonuç vermiştir. Seçilen perde liflerindeki en büyük basınç ve çekme şekildeğiştirmeleri gözönüne alındığında, doğrusal olmayan davranışın yoğun olduğu alt katlarda çok yakın sonuçlar elde edilirken, üst katlarda göreli farklar büyüktür. Bağ kirişlerindeki eğrilikler bakımından analiz sonuçları başarılıdır.Üçüncü bir karşılaştırma örneği olarak, dört bodrum, bir zemin ve 17 normal kattan oluşan 21 katlı gerçek bir betonarme binanın deprem performansı irdelenmiştir. Zaman tanım alanında gerçekleştirilen doğrusal olmayan dinamik çözümlemede kullanılmak üzere, sözkonusu binanın bulunduğu bölgenin özelliklerine uygun 2007 Deprem Yönetmeliğine göre tanımlanan ivme spektrumunu esas alan 30 adet tarihsel deprem ivme kaydı PEER NGA veritabanından seçilmiştir. Burada, perdeler için çatlamış kesit eğilme rijitliği kullanılmıştır. Böylelikle, binanın birbirine dik doğrultularının herbiri için kat ötelenmeleri ve göreli kat ötelenmeleri NTHA sonuçlarına çok yakın değerler vermiştir. Kırk beş katlı örnekte olduğu gibi, kat kesme kuvvetleri ile kat devrilme momentleri bakımından güvenli tarafta kalan büyük değerler elde edilmiştir. Kat devrilme momentleri değerlendirildiğinde, birinci titreşim modunun davranış üzerinde baskın olduğu gözlemlenmektedir.Yine 45 katlı örnekte olduğu gibi, seçilen bazı perde liflerindeki şekildeğiştirmeler hasarın büyük olduğu bölgelerde NTHA ile yakın sonuçlar vermiş, üst katlara çıkıldıkça hata miktarı artmaktadır. Kiriş eğrilikleri başarılı olarak değerlendirlmekle birlikte birinci titreşim modunun davranışa hakim olduğu kanısına varılmıştır. Today, in light of the advances in structural design/systems and high strength materials, as well as innovative structural concepts, a rapid growth in the construction of tall buildings within urban areas is taking place. Force-based linear design procedures have given way to a performance-based design approach. In this context, the Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) is leading the Tall Buildings Initiative (TBI), which has developed safe and convenient written guidelines containing principles for the performance-based design of tall buildings, as well as having funded and coordinated a range of short- to intermediate-term projects between 2006 and 2009. Meanwhile, participants in the TBI—namely, the Los Angeles Tall Buildings Structural Design Council (LATBSDC), the Structural Engineers Association of Northern California (SEAONC) and the Council of Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH)—have published guidelines about the performance-based design of tall buildings. PEER published a document entitled `Guidelines for Performance-Based Seismic Design of Tall Buildings`, which describes performance-based design principles and characteristic criteria for tall buildings. In parallel with these international developments, a draft code for the design of tall buildings in Istanbul, known as `Yüksek Yapılar Deprem Yönetmeliği`, was published in 2008. A consensus has been reached about the necessity of performing a three-dimensional (3D) nonlinear time history analysis (NTHA) with biaxial components of ground motions in the final design of tall buildings. Nonetheless, some difficulties in implementing NTHA exist, on the basis that it is a complex and time consuming process faced with many uncertainties. For this reason, there is a need to develop analyzing methods that are both quick and with a reasonable degree of accuracy with respect to NTHA. The nonlinear static procedure (NSP) has become a practical analytical tool to estimate seismic demands of building-type structures. Most NSPs are precisely designated as conventional pushover analyses, in which an invariant lateral force distribution corresponding to the fundamental mode shape is subjected to the structure. However, applicability of conventional pushover analysis is limited to low-rise buildings without vertical or torsional irregularities, the behavior of which is not affected by higher modes. Multimode pushover analysis procedures are approximate methods, which can overcome the drawbacks of conventional NSPs by taking account of higher mode effects as well as obtain results that are closer to NTHA when compared with conventional NSPs.In this thesis, a variant of modal pushover analysis (VMPA-A), which is capable of taking account of the higher mode effects, is developed for use in the performance-based evaluation of tall buildings. The so-called DOC3D-v2, which is a MATLAB-based computer program, was developed to implement VMPA in order to analyze 3D frame and/or shear wall-type structural systems. DOC3D-v2 takes into account concentrated and distributed plasticity for the frame-type elements, as well as considers the second-order effects of axial loads on the members. Furthermore, the beam-column element of DOC3D-v2 considers the nonlinear interaction of shear-flexural deformations. The applicability of the physical substructuring approach is one of the substantial features of DOC3D-v2 for reducing the computation time.The suggested procedure is based on an iterative process, in which secant stiffness is used both at the element level and in the modal response. VMPA diverges from the existing modal pushover analyses for the following reasons: i) In the adaptive version (VMPA-A), mode-compatible adaptive forces are applied to the structure at each iteration step. In this way, the compatibility of force and displacement vectors may be satisfied. For the non-adaptive case (VMPA), the force vector is invariant during the analysis process. ii) The application of the equal displacement rule, in combination with secant stiffness-based linearization, eliminates the necessity to produce a capacity diagram for each mode. The analysis is performed for a unique displacement for each mode.The algorithm of VMPA-A is handled in respect of two-dimensional (2D) and 3D structural systems. The algorithm for the planar system is implemented in the spectral displacement-spectral acceleration (Sd-Sa) format. The displacement-controlled algorithm determines the single ordinate of the modal capacity diagram, which corresponds to the target displacement demand for the nth mode (Sdn_p, San_p) by reducing elastic spectral acceleration (San_e) to converge with plastic acceleration (San_p). To verify the success of the suggested procedure, nine- and 20-story LA SAC buildings are analyzed, with the resulting demands compared with several existing procedures, such as the extended N2, MPA (modal pushover analysis) and MMPA, while NTHAs are performed for two different sets of acceleration records. The first set consists of 44 strong ground motion records, which are downloaded from the PEER NGA Database for the ground acceleration level (ag=0.75g). The second set is taken from the European Database and consists of 20 strong ground motion records, which are analyzed for four different acceleration levels (ag= 0.10, 0.50, 0.75, 1.00g). The evaluated demand parameters are story displacements, drifts, shear forces and the distribution of column and beam curvatures. VMPA-A yields enhanced results in terms of story drifts, especially for the 20-storey LA building, compared with the other methods. Although the story displacements and drifts are largely consistent with NTHA results, conservative estimates are obtained for the story shear forces.The 2D algorithm is extended for use with 3D structures in relation to bidirectional ground motions. The theoretical background of VMPA-A has a lot of similarities with MPA. Nonetheless, MPA has some deficiencies such as i) invariant load patterns compatible with an nth-mode shape, which corresponds to the linear elastic eigenvalues applied to the structure, and ii) the MPA procedure, which is applied separately for the x and y components of the ground motion. For each case, the demand parameters of interest are combined by a CQC combination rule. Next, the effects of two ground motion components are combined using an SRSS combination rule. Applying modal combination rules twice may cause erroneous results. These drawbacks are eliminated in VMPA-A for the following reasons: i) the use of adaptive force patterns, due to the changes in the dynamic characteristics with increasing structural damage, provides the compatibility of force and displacement vectors for each three-degree-of-freedom (x,y ve z); ii) the VMPA method is implemented in relation to the hybrid spectrum, whose abscissas and ordinates have no physical meaning, namely and , respectively. The slope of the spectrum for a specific vibration mode corresponds to the eigenvalue of the mode, as with the Sd-Sa spectrum. The two orthogonal components of the ground motion can be taken into account simultaneously. As a natural consequence of this, the two-time application of modal combination rules is reduced to one in VMPA-A. A 45-story coupled shear wall (SW) system is used as a calibration example for 3D VMPA-A. Thirty historical earthquake acceleration records, including fault normal and fault parallel components that are scaled according to the ASCE 7.05 spectrum within the selected period range, are used and compared with the VMPA results. The results obtained from the average of NTHAs are compared with those of VMPA-A. The predictions obtained for the lateral displacement and drift in the weak direction are in close agreement with the mean of the NTHA. However, some discrepancy is encountered in the perpendicular direction. Conservative estimates are reached for the story shear forces' weak direction and the corresponding overturning moments. The predictions in perpendicular direction, story shear forces and overturning moments are better, with the exception of lower stories. Although the ultimate tension and compression strains for two representative SW parts are consistent with the NTHA results at the lower stories, where nonlinear behavior occurs, the relative differences are quite high for the upper part of the structure. Similar results are obtained for the curvature distribution of the coupling beams.The third application of VMPA is on an existing 21-story, reinforced concrete building, with three basements, one ground floor and 17 typical floors, under bidirectional ground motion. Thirty ground motions are selected from the PEER NGA database, then scaled in accordance with the 2007 Turkish Earthquake Code spectrum with consideration to the location and soil conditions of the building, for use in NTHAs. Here, cracked rigidities are used for SWs. This reflects the predictions of lateral drifts and displacements with respect to the average of the NTHA in both orthogonal directions. Similarly, with the 45-story example, conservative estimates have been reached for story shears and overturning moments. First mode behavior dominates the story overturning moments, especially at lower stories. Again, similar to the 45-story example, although the nonlinear strains of selected SW fibers are in close agreement with NTHA in lower stories, the errors increase in the upper parts. The curvatures are successfully estimated and first mode response governs the total. 228

L'Aquila depremi, L'Aquila kasabasını 2009 yılında vurdu. Richter ölçeğine göre depremin yıkıcı gücü 5.8, büyüklüğü 6.3 ve yatay pik ivmesi 0.35 ve 0.40 g arasındaydı. Deprem, birçok prefabrik yapının yıkımına yol açtı.Depremden sonra bir grup araştırmacı yapıların davranışını incelemek için kasabaya gitti. Araştırmacılar, birçok endüstriyel binanın yeterli yapı davranışı gösterdiğini, fakat prekast cephe panellerin davranışının yeterli olmadığını gözlemlediler. Bu gözlemler, mafsallı kirişlere sahip prefabrik iskeletli yapıların sismik tasarımının güvenilir olduğunu, fakat cephe panelleri ile diğer yapı elemanları arasındaki bağlantı elemanlarının sismik performansının yetersiz olduğunu göstermiştir. Bağlantı elemanlarının yetersiz sismik performansa sahip oldukları, panellerinin yeterli mevcut yatay yük taşıma potansıyellerının kullanılamadığı, enerji tüketme kapasitesini geliştirmek için yeni birleşim elemanı tasarımına ihtiyaç olduguna göstermıştır. İstanbul Teknik Üniversitesi, Milan Politeknik Üniversitesi, Ljubljana Üniversitesi, Atina Ulusal Teknik Üniversitesi, Joint Research Centre - Elsa Laboratory (JRC) gibi araştırma kurumları ile İtalya ve Türkiye'den Prefabrik Birliklerının işbirliğiyle, yeni birleşim metodları ve elemanları tasarlamak ve bu bağlantı elemanları ile donatılmış cephe panellerinin sismik performansını araştırmak için FP7 kapsamında SAFECLADDING isimli bir araştırma projesi başlatılmıştır.3, 5 ve 8 mm olmak üzere üç farklı kalınlıktaki yeni oval düşük maliyetli çelik bağlantı elemanı, endüstriyel binaların bitişik panelleri, panel-kiriş ve panel-mesnet bağlantıları arasında bağlantı elemanı olarak kullanılmak üzere İTÜ Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuarında geliştirmıştır. Enerji sönümleyici çelik bağlantı elemanları deprem enerjisinin bir bölümünü sönümleyebilir, yapısal ve yapısal olmayan elemanlardaki hasar miktarını sınırlayabilir.Bu tez kapsamında deneysel ve analitik çalışmalar yürütülmüştür. Deneysel çalışmalar çelik yastık testleri ve sistem testleri olmak üzere iki farklı aşamada gerçekleştirilmiştir. Çelik yastıklar cephe panellerin üzerinde farklı konumlara yerleştirilmiştir. Yerleşim. Davranışta değişiklikler gözlendiğinden farklı yük kombinasyonlarıyla çok sayıda test yapmak gerekmiştir. İlk aşamada, üç farklı kalınlıktaki çelik yastığın tek eksenli ve iki eksenli davranışını araştırmak için bir dizi deney yapılmıştır. Tek eksenli testler, kesme ve tek eksenl kuvvet testlerinden oluşmaktadır. Tek eksenli testleri yapmak için, özel test düzenleri tasarlamış ve yaptırılmıştır. Çelik yastıkların çevrimsel davranışını ve enerji tüketme kapasitesini değerlendirmek için 3, 5 ve 8 mm'lik numuneler üzerinde toplam 15 adet tek eksenli kesme testi yapılmıştır. Kesme testleri, enerji sönümleme yastıklarının yüksek deformasyon kapasitesine, yüksek enerji sönümleme kabiliyetine ve kararlı çevrimsel eğrilere sahip olduklarını göstermiştir. Çelik yastıkların kalınlığı, genel davranışını etkilemektedir. Kalın çelik yastıklar daha fazla mukavemet, sertlik ve enerji tüketme kapasitesine sahiptir. Ayrıca, çelik yastıkların sünekliği, artan kalınlıkla birlikte artmaktadır. Çelik yastıkların eksenel davranışını ve enerji sönümleme kapasitesini değerlendirmek için 3, 5 ve 8 mm'lik numuneler üzerinde toplam 9 adet tek eksenli eksenel yükleme testi yapılmıştır. Sistem testlerinde ve gerçek yapıdaki numuneler, beton panellerin ağırlığını taşımaktadır. Dolayısıyla çelik yastıkların eksenel davranışını belirlemek önemlidir. Eksenel yükleme testleri, enerji sönümleyici yastıkların yüksek deformasyon kapasitesine ve yüksek enerji sönümleme kabiliyetine sahip olduklarını göstermiştir. Çelik yastıkların kalınlığı, çelik yastıkların genel davranışını etkilemektedir. Kalın çelik yastıklar daha fazla mukavemet, sertlik ve enerji sönümleme kapasitesine sahiptir. Ayrıca, çelik yastıkların sünekliği, artan kalınlıkla birlikte artmaktadır. Farklı sabit eksenel gerilme etkisine tabi tutulan çelik yastıkların kesme davranışını incelemek için toplam 82 adet iki eksenli test yapılmıştır. Çift eksenli testler büyük öneme sahiptir, çünkü çelik yastıklar endüstriyel binalarda panel-mesnet, panel-panel ve panel-kiriş bağlantıları olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bu nedenle, çelik yastıklar farklı tipte yük kombinasyonlarıyla karşılaşmaktadır. Özellikle tabanda, çelik yastıklar mesnet işlevi sağladıklarından, yatay yük altında kesme deformasyonuna ve aynı zamanda cephe panellerinin kendi ağırlığı altında eksenel deformasyona tabi olurlar.Eksenel kuvvetler, testler boyunca sabit tutulmuştur. Eksenel kuvvetlerin değerleri, N/N0 oranına göre seçilmiştir. Burada N0, monoton eksenel yükleme testlerinden elde edilen nihai eksenel kuvvettir. Uygulanan eksenel yükler, N0'ın %25, %50 ve %75 ine karşı gelmektedir. Yapılan iki eksenli testler, yükleme yönünün farklı kalınlıktaki çelik yastıkların genel davranışı üzerinde etkili bir faktör olduğunu; sıkışma yükünün artmasıyla sönüm oranı ve enerji sönümleme kapasitesinin arttığını, çekmede ise, sönüm oranı ve enerji sönümleme kapasitesinin düştüğünü göstermiştir. Ayrıca, optimum eksenel yük seviyesinin maksimum eksenel yük kapasitesinin ±%25'i oluğu gösterilmiştir. Çünkü daha yüksek seviyelerde, çelik yastıkların genel davranışı etkilenebilmektedir. 3, 5 ve 8 mm kalınlıkta çelik yastıklar için etkileşim diyagramları oluşturulmuştur. Etkileşim diyagramlarına göre, kalın çelik yastık, ince çelik yastığa göre daha geniş çevrelenmiş alana sahiptir. İkinci aşamada, toplam 4 adet sistem testi yapılmıştır. Test düzeni, betonarme cephe panelleri ve yanal yükün betonarme cephe panellere transferi için tam mafsallı bir çelik çerçeveden oluşmaktadır. Çelik yastıklar farklı konumlarda, panel-mesnet, iki bitişik panel arası panel-panel ve panel-kiriş bağlantılarına yerleştirilmiştir. Bu deneysel çalışmada, her panel için mesnet olarak kullanılan çelik bağlantı sayısına göre, tek yastık testi ve çift yastık testi olmak üzere iki tür test yapılmıştır. Çelik yastıklarla donatılmış cephe panellerinin enerji sönümleme kapasitesi ve performansı değerlendirilmiştir. FEMA-461'de önerilen deneylerde yer değiştirme protokolü kullanılmıştır. Plastikleşmeler çelik yastıkların üzerinde yoğonlaştığından, yapısal elemanlarda hasar veya çatlak gözlenmemiştir. Tüm sistem testlerinde, beton panelin dönmesi hemen hemen aynı olurken, tabandaki panellerin yatay ötelenmesi ihmal edilebilir düzeydedir. Bu da panellerin baskın davranışının dönme olduğunu göstermektedir. Dolayısıyla, enerji sönümleme kapasitesine en büyük katkı, panel-panel bağlantılarında çelik yastıkların kesme davranışı ve panel-mesnet bağlantılarında çelik yastıkların eksenel davranışından sağlanmaktadır. Tek yastık testinde, sistemin genel davranışını etkileyen düzlem dışı hareket olmakla beraber, yüksek enerji sönme kapasitesi vardır. Panel-kiriş bağlantılarındaki çelik yastık akmaya erişmemiştir, dolayısıyla sistemin enerji sönümleme kapasitesine hiçbir katkısı olmamıştır, basit mafsal bağlantısı gibi hareket etmiştir. Analiz kısmında ise, çelik yastıklar SeismoStruct v 6.0 yazılımı modellenmiştir. Çelik yastıkların kesme ve eksenel davranışının modellenmesi için Ramberg-Osgood ve asimetrik bilineer davranış eğrileri önerilmektedir. Sistem testlerine karşı gelen matematik modeller oluşturularak , deneysel ve sayısal sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sistem testlerinde farklı pozisyonlardaki her bir çelik yastığın kuvvet-yerdeğiştirme ilişkileri elde edilmiştir ve enerji sönümleme kapasitesine katkıları hesaplanmıştır. Sonuçlar, panel-panel ve panel-mesnet bağlantılarında çelik yastıkların, sırasıyla kesme ve eksenel davranış ile sistem enerji sönümleme kapasitesine büyük katkı sağladıklarını göstermiştir. The observation on the severely damaged precast concrete industrial buildings after the destructive L'Aquila Earthquake (2009) demonstrated the inadequate seismic performance of connecting elements between cladding panels and other structural elements, which leading to collapse of many panels. Moreover, the cladding walls lack the sufficient energy dissipation capacity, requiring the supplementary energy dissipative component to improve the energy dissipation capability. SAFECLADDING a research study was initiated in the scope of FP7 with collaboration of some European Union universities such as, Istanbul Technical University, Polytechnic University of Milan, University of Ljubljana, National Technical University of Athens, Joint Research Centre - Elsa Laboratory (JRC), and some construction companies from Italy and Turkey, aiming to design the innovative energy dissipative steel connector and to investigate the seismic performance of the Cladding panels equipped with steel connectors. A brand new oval shaped low-cost steel connector was developed in Structural and Earthquake Engineering Laboratory of ITU to be utilized as a connecting element between adjacent panels, panel to beam and panel to support connections of industrial buildings.The experimental and analytical studies were conducted in the scope of this thesis. The experimental studies were performed in two different phases namely; steel cushion tests and system tests. In the first phase, a series of experimental study was performed to investigate the uniaxial and bi-axial behavior of steel cushions with three distinct thicknesses. The high deformation capacity, and high-energy dissipation capability and stable hysteretic curves are the common properties observed from the uniaxial tests. In addition, the performed bi-directional tests showed that the direction of the applied axial load affects the general behavior of the steel cushions, so that with increment of applied compressive axial load the energy dissipation capacity of specimens increase while the relation is inverse in the case of tension type axial load. The interaction curves are plotted for each specific thickness of specimens as well. In the second phase, the system tests were carried out. The testing set up consisted of RC cladding panels and fully pinned swaying steel frame to transfer the lateral load to RC walls. The steel devices were positioned at different locations, in panel to support, in panel to panel between two adjacent panels and in panel to beam connections. In this study, two kinds of test carried out named single cushion test and double cushion test according to the number of steel connector placed as the support per panel. The experimental study was performed to evaluate the energy dissipation capacity and performance of cladding panels equipped with steel devices. The results indicate that the double cushion type tests have higher energy dissipation capacity in comparison with single cushion test type, resulting to appropriate performance of whole system. In the analytical part, the steel cushions are modeled with link elements in the finite element program of SeismoStruct v 6.0. Ramberg-Osgood and asymmetric bi-linear response curves are suggested for modeling of shear and axial behavior of steel cushions analytically as link elements. The mathematical models for system tests are set and experimental and analytical results are compared. In addition force-displacement relation of each steel cushions at different position in the system tests are obtained and their contribution in the energy dissipation capacity are calculated. The results showed that the steel cushions in panel-to-panel and panel to support connections, contribute in the energy dissipation capacity with their shear and axial behavior respectively. 298

Bu tez çalışmasında gerçekleştirilen çalışmalar iki ana grupta toplanabilir. İlk aşamada özel bir kurşun ekstrüzyon sönümleyici (KES) geliştirilmiştir. Bu eleman, üretim aşamasını önemli ölçüde basitleştiren bazı özellikleri ile literatürdeki benzerlerinden farklılık göstermektedir. İkinci aşamada ise prefabrike inşaatta yaygın olarak kullanılan moment aktarmayan kiriş-kolon birleşimlerinin tersinir tekrarlı yükler etkisindeki davranışını iyileştirmek üzere KES'in bu tür birleşimlerde kullanılmasına yönelik deneysel ve sayısal çalışmalar yapılmıştır.Geliştirilen özel bir deney çerçevesi kullanılarak KES'in değişen frekans ve yerdeğiştirme genliği değerleri için, dinamik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucu KES'e ait kuvvet-yerdeğiştirme ilişkileri, enerji depolama özellikleri ve eşdeğer sönüm özellikleri belirlenmiştir.Gerçekleştirilecek deneysel ve sayısal çalışmalarda kullanılmak üzere, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 2007 (TDY 2007)'de tanımlanan tasarım ivme spektrumu hedef alınarak PEER Yer Hareketi Veri Tabanı'ndan indirilen gerçek deprem ivme kayıtları kullanılarak bir ivme kaydı havuzu oluşturulmuştur. Sarsma masası deneylerinde bu havuzda yer alan Erzincan depremi doğu-batı ivme kaydı farklı genlik çarpanları ile kullanılırken, sayısal çalışmalarda on adet deprem ivme kaydı kullanılmıştır.Gerçek betonarme prefabrike yapı sisteminden çıkarılan tipik bir moment aktarmayan kiriş-kolon birleşimi laboratuvar ortamında yaklaşık 1/2 ölçeklendirildikten sonra sarsma masası üzerinde deneysel olarak incelenmiştir. İncelenen birleşimde kiriş, kolon üzerinde bırakılan kısa konsola oturmakta, 2 adet 14 mm çaplı ucuna diş açılmış donatı, kiriş içinde bırakılan 60×40 mm boyutlarındaki boşluktan geçirilmektedir. Boşluk büzülme yapmayan harç ile doldurulmakta ve harç prizini yaptıktan sonra donatının kiriş üzerinde kalan ucuna pul ile somun takılarak sıkılmaktadır. Birinci grup sarsma masası deneylerinde yalın birleşim incelenmiştir. İkinci grupta ise özdeş birleşime KES çapraz konumlu biçimde bağlanarak güçlendirilmiş birleşimin davranışı incelenmiştir. Oluşturulan ölçüm düzenekleri ile numune tepe yerdeğiştirmesi, kolon alt ucundaki dönme, kolon-kiriş birleşim bölgesi dönmesi, kolon alt ucunda oluşan donatı şekildeğiştirme durumu, temel ve numune tepe seviyesinde oluşan ivmeler, sönümleyiciye ait eksenel kuvvet ve yerdeğiştirme büyüklükleri kaydedilmiş ve numuneler arasındaki değişimler irdelenmiştir.Deneysel çalışmada incelenen kiriş-kolon birleşiminin matematik modeli Seismostruct yazılımı kullanılarak oluşturulmuştur. Bu modelde kirişin düğüm noktasına birleşen ucu adi mafsallı olarak idealleştirilmiştir. Kolon ve kiriş elemanlar ağırlık merkezlerinden geçen çubuk elemanlar ile idealleştirilmiş, numune geometrisi ve kütle konumlarının doğru olarak modellenebilmesi için sonsuz rijit uzunluklu çubuk elemanlar kullanılmıştır. Kütleler kiriş üzerinde tanımlanmış olan noktalarda yoğunlaştırılmıştır. KES davranışı Seismostruct yazılımında yer alan iki doğrulu kinematik eğri tanımı kullanılarak tanımlanmıştır. Deneysel çalışmada kullanılan farklı genlik çarpanlı Erzincan doğu-batı ivme kaydı seri olarak arka arkaya bağlanarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan çözümleme yapılmıştır. Böylece numunede oluşan hasar biçimi temsil edilebilmiştir. Sayısal model ile elde edilen farklı büyüklükler deneysel çalışma sonuçları ile karşılaştırılmıştır.Yapılan karşılaştırmalar sonucunda; i) sönümleyici eleman ilave edilen birleşime ait davranışın farklı inelastik davranış düzeylerinde yeter yaklaşımla temsil edilebildiği, ii) KES ilave edilmiş birleşimin genel davranış özelliklerinin yalın duruma göre önemli ölçüde iyileştiği görülmüştür. Bunların başında kiriş-kolon birleşim bölgesi şekildeğiştirmeleri, kolon taban kesitinde oluşan şekildeğiştirmeler ve kolondaki hasar dağılımı gelmektedir.Çalışmanın son bölümünde KES'ler kullanılarak gerçek bir prefabrike sanayi yapısının mevcut deprem performansının iyileştirilmesi örneklendirilmiştir. İncelenen yapı sisteminde, ana çerçeve doğrultusunda kiriş-kolon birleşim bölgelerinde çapraz olarak yerleştirilmiş sönümleyiciler kullanılırken, çerçeve düzlemine dik doğrultuda çelik kuşak-çapraz sistemi içerisine yerleştirilen yatay konumlu sönümleyiciler kullanılmıştır. Yapı sistemi için Seismostruct yazılımı kullanılarak üç boyutlu matematik model oluşturulmuştur. Deneysel çalışmada elde edilen KES davranış biçimi sayısal modelde tanımlanmıştır. Yalın ve sönümleyiciler ilave edilmiş durumlar için deprem ivme kaydı havuzundaki kayıtlar kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yapılmıştır. Analizler sonucu elde edilen farklı istemlere ait en büyük değerlerin ortalamaları hesapanarak karşılaştırılmıştır.KES'ler ilave edilen yapı sisteminde çerçeve doğrultusundaki tepe yerdeğiştirmesi istemi % 40 ve çerçeve düzlemine dik doğrultudaki tepe yerdeğiştirme istemi de % 90 oranında azalmıştır. Benzer şekilde, kolon taban kesitinde oluşan eğrilik sırasıyla % 54 ve % 93 oranında azalmıştır. Aynı kesitte kabuk beton, sargılı beton ve boyuna donatıda oluşan birim şekildeğiştirme ise % 60 mertebesinde azalmıştır.Gerçekleştirilen sarsma masası deneyleri ile yapılan sayısal analizler neticesinde, geliştirilen KES'in betonarme prefabrike yapı sistemlerinde moment aktarmayan birleşimlerin tersinir tekrarlı yatay yükleme etkisindeki davranışını anlamlı ölçüde iyileştirdiği ve bu tür yapı sistemlerin deprem performansının iyileştirilmesi için kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. RC structures consisting of single story precast frames with pinned beam-to-column connections are widely used in Turkey and globally, mostly as industrial type of structures. The seismic design of these type of structures is performed as the plastic deformations concentrate on lower end of column where the horizontal rebars are intensified while the beam-to-column connections remain in the elastic range.Some of these type of precast structures had suffered extensive damages during recent major earthquakes (Ceyhan (1998), Kocaeli (1999), Düzce (1999)) in Turkey. The damages had been generally concentrated on the pinned connections as failure of the dowels or at the column base as large plastic deformations.The damages on the structural members are suffered because of plastic deformations occurred on mechanical properties of materials by cyclic plastic effects during earthquakes. Existing seismic codes aim to limit the plastic deformations and to concentrate them into special regions located in structural elements, thus a part of the energy that is released during earthquakes can be absorbed by plastic deformations. However, because of the need to large displacement for the formation of limited structural damage and the need to hysteresis in the regions where the energy is exhausted, the non-structural elements can be extremely damaged.Even though the damage on the structural and non-structural elements can be repairable, repair technique will affect the usability and repairing time of structure. The form and amount of damage, especially in the industrial buildings, might cause by-damage on high cost investments that are located inside the structure. As well as economic losses might be larger if the manufacturing process in these structures cannot be activated for a long time.In recent years, energy dissipating devices began to be installed into the structures to provide additional damping and/or stiffness, so that the behavior of the structures under seismic loads can be improved and the demand of the structures can be reduced. Energy dissipating devices can be installed into the structures which are going to be built as well as the existing ones. It is possible to concentrate the damage on the energy dissipating devices, which are easier to replace than the structural elements.The studies in this Ph.D. thesis can be grouped in two main parts. In the first part a special lead extrusion damper (LED) is developed. The LED has some differences from its similars with some features that significantly simplifies the manufacturing process. In the second part of the study, experimental and numerical studies are conducted on the application of LED to the pinned beam-to-column connections used in precast construction to improve their seismic behavior.Dynamic tests are performed with variable frequency and displacement thresholds to obtain some characteristics of LED through an experimental setup in Structural and Earthquake Engineering Labotatory (STEEL) of Istanbul Technical University. The force-displacement relationships, energy dissipating characteristics and equivalent damping properties of LED are amongst the obtained results.Earthquake acceleration records, which are downloaded from PEER Groundmotion Database with a target design acceleration spectrum that is defined in Turkish Earthquake Code 2007 (TDY 2007), are used in the experimental and numerical studies. The east-west component of Erzincan earthquake (1992) is adopted in shake table tests with different scales, while ten acceleration records are used in numerical studies.The nearly 1/2 scaled specimens which are representing one half of the single story precast RC frames with pinned beam-to-column connections are tested on the shake table facility. Pinned beam-to-column connections of precast members are made of two dowels with a diameter of 14 mm that protrude from the top of the column end enter into waiting sleeves with a dimension of 60×40 mm inserted in the beams. The sleeves are filled with nonshrinking mortar and the dowels are bolted at their top. In the first stage the bare connection and in the second stage the connection equipped with the LED is examined through shake table tests. The LED is installed in the beam-to-column connection region diagonally with 45o from beam and column elements. Top displacement, column base rotation, beam-to-column connection rotation, rebar deformation at the base section of the column, the accelerations on the top of the foundation and beam of the specimen, the displacement and force of LED are recorded during the skake table tests and the differences between two specimens are examined.The numerical models of the specimens are built with using Seismostruct software. The beam and column are idealised with frame elements while the connection of the beam to the column is idealised by a bending hinge. The infinitely rigid frame type elements are used for the accurate modeling of geometry and mass location of specimens. The additional masses are concentrated on the elements that are defined on the top of the beam. The LED is represented by a bilinear link element with its initial stiffness, yield force and post yield hardening ratio characteristics. The 0.10, 0.25, 0.50, 0.75, 1.00, 1.25 and 1.40 scales of the east-west component of Erzincan earthquake acceleration record are combined and an acceleration-time function is built for the nonlinear time history analysis. The results that are obtained from the numerical models are compared with the experimental results.It is observed that i) the behavior of the connection equipped with LED at different inelastic behavior levels can be represented sufficiently, ii) the general behavior characteristics of the connection equipped with LED is improved in comparison with the bare connection. The deformations of beam-to-column connections, the deformations at the base section of the column and the damage propagation on the columns are diminished in the connection equipped with LED.Finally, the improvement of seismic performance of an industrial type precast RC building with LEDs is exemplified. In the frame direction, the LEDs are installed into the beam-to-column connections diagonally. The LEDs are installed horizontally via chevron braces and girders in the orthogonal plane. A three dimensional analytical model of the industrial type building is generated by using Seismostruct software. The force-displacement relationship of LED, which is obtained from the accomplished experimental works, is assigned to the numerical model. Nonlinear time history analysis are performed for the bare and the LED installed structure for ten distinct acceleration records. Seismic performance of the bare structure and the structure with LED are compared by means of average values of maximum structural demands.The LEDs reduce the top displacement demand by % 40 in the frame plane and % 90 in the orthogonal plane. Similarly, the curvature at the base section of the column decreases % 54 and % 93 respectively. The deformations on unconfined (cover) concrete, confined (core) concrete and rebars at the same section lessen by % 60.As a general conclusion, the behavior of the pinned beam-to-column connections used in precast RC structures under seismic loads can be improved with the installation of the developed LED. Hence, the LEDs can be used for seismic retrofitting of precast frame type structures with pinned beam-to-column connections. 410

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015, Bu tez çalışmasında Bayındırlık ve İskân Bakanlığı’nın 1999 depremi öncesinde uyguladığı tip okul projeleri içerisinde güçlendirme projeleri hazırlattığı yaygın bir örneği esas alınarak öncelikle günümüz deprem yönetmeliğine göre artımsal itme analizi yöntemi kullanılarak performans düzeyi incelenmiştir. Yine aynı analiz yöntemi ile istenilen performans düzeyi sağlanamayan bu yapıya betonarme perde duvarlar eklenerek güçlendirmesi sağlanmıştır. Bu aşamadan sonra yeterli performans düzeyi sağlanmış olan yapının temel sistemi ile birlikte modellenerek zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi ile kırılganlık eğrileri oluşturulmuştur. Temelin altında bulunan zemin çekme ve basınç alan elastik yaylarla temsil edilmiştir. Bu çalışmanın ana amacı, yapının kırılganlık eğrileri oluşturularak, sismik davranışın olasılıklı olarak daha gerçekçi bir şekilde ifadesini sağlayabilmektir. Böylece yapıda herhangi bir deprem düzeyinde ne kadar hasar oluşabileceği olasılıksal olarak öngörülebilmektedir., In this study, the level of performance of a typical school building project which was commonly applied prior the 1999 Earthquakes, has been primarily determined by using the method of push-over analysis in accordance with the current Turkish Earthquake Code. The typical school building has been retrofitted by adding reinforced concrete shear walls to achieve the desired level of performance with the same analysis method. After that stage, it is assumed that the building which is supported by the semi-rigid foundation system, achieved the adequate performance level and the fragility curves were developed by nonlinear time history analyses. The main purpose of this study is to evaluate damage possibilities obtained in the framework of the performance-based approach for the existing condition of the school structure and its condition after the retrofitting. As a result of this study, it is possible to foresee the risk of damage to the structure at any level of earthquake., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015, Bu tez çalışmasında Bayındırlık ve İskan Bakanlığı’nın 1999 depremi öncesinde uyguladığı tip okul projeleri içerisinde güçlendirme projeleri hazırlattığı yaygın bir örneği esas alınarak öncelikle günümüz deprem yönetmeliğine göre artımsal itme analizi yöntemi kullanılarak performans düzeyi belirlenmiştir. Yine aynı analiz yöntemi ile istenilen performans düzeyi sağlanamayan bu yapıya betonarme perde duvarlar eklenerek güçlendirmesi sağlanmıştır. Bu aşamadan sonra yeterli performans düzeyi sağlanmış olan yapının temele ankastre mesnetlendiği kabulü yapılarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi ile kırılganlık eğrileri oluşturulmuştur. Bu çalışmanın ana amacı; gerçekte uygulanmış olan tipik bir okul yapısının mevcut halinin ve güçlendirildikten sonraki durumunun, performansa dayalı yaklaşım çerçevesinde elde edilmiş olan hasar olasılıklarının değerlendirilmesidir. Bu çalışma sonucunda yapıda herhangi bir deprem düzeyinde hasar oluşma riskinin ne olduğu öngörülebilmektedir., In this study, the level of performance of a typical school building project which was commonly applied prior the 1999 Earthquakes, has been primarily determined by using the method of push-over analysis in accordance with the current Turkish Earthquake Code. The typical school building has been retrofitted by adding reinforced concrete shear walls to achieve the desired level of performance with the same analysis method. After that stage, it is assumed that the building which is supported by the rigid foundation system, achieved the adequate performance level and the fragility curves were developed via nonlinear time history analyses. The main purpose of this study is to evaluate damage possibilities obtained in the framework of the performance-based approach for the existing condition of the school structure and its condition after the retrofitting. As a result of this study, it is possible to foresee the risk of damage to the structure at any level of earthquake., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015, Betonarme, çelik veya kompozit kesitleri geometrik şeklinden bağımsız, doğrusal ve doğrusal olmayan malzeme davranışı altında, belirli bir normal kuvvet etkisinde iki eksenli moment hesabı yapan bir algoritma önerilmiştir. Algoritma iteratif bir matris hesap modeli üzerine kurulmuştur., Developed algorithm is able to regardless of the form of the cross section geometry, linear and nonlinear material behavior under biaxial under a certain normal force gives the opportunity to do analysis. It is based on the matrix expression. Limited and ultimate strain can be calculated. There is an iterative computational model of the software., Yüksek Lisans, M.Sc.

Yapılar yaşamları boyunca kar, rüzgâr, deprem vs. gibi yüklere birçok kez maruzkalmaktadırlar. Deprem etkileri çoğunlukla yapı tasarımı için en olumsuz koşullarıyaratmaktadır. Bunun nedeni, yapısal elemanlara ulaşan deprem enerjisininçatlaklara ve diğer önemli hasar türlerine ulaşmasıdır.Birçok depreme dayanıklı yapı tasarımı yaklaşımı bulunmaktadır. Gelenekselyöntemlerde yapı, elemanların boyutlarını arttırmak yoluyla dayanım esaslı, elastikötesi davranış iyileştirilerek süneklik esaslı tasarım yapılmaktadır. Her iki durumdada depremin enerjisi doğrudan yapısal elemanlar tarafından karşılanmaktadır. Oysamodern yaklaşım sismik enerjilerin yapısal elemanlara ulaşmadan sönümlenmesiniamaçlamaktadır.Sismik izolasyon sistemleri yapının periyodunu öteleyerek/uzatarak yapıya etkiyenyükleri azaltırken, enerji sönümleyici sistemler ise sismik enerjinin sönümlenmesineolanak sağlar. Her iki yaklaşımın da birlikte kullanıldığı yapı tasarım anlayışı, sismiketkileri yapısal elemanlara ulaşmadan azaltıp, sönümlemesi nedeni ile moderntasarım anlayışı ile uyuşmaktadır.Özellikle 1995 Kobe Depremi sonrası performansını kanıtlayan sismik izolasyonsistemlerine olan güven artmıştır. Günümüzde Japonya başta olmak üzere Amerika,Çin, Yeni Zelanda, İtalya ve Türkiye gibi deprem etkisi altındaki ülkelerdeuygulamaları yaygınlaşmaya başlamıştır.Bölüm 1'de motivasyon ve tezin kapsamı incelenmekle birlikte bu çalışma sekiz anabölümden oluşmaktadır. 2. Bölümde ilk olarak sismik izolasyon ve enerjisönümleyici sistemlerden uygulamada en çok kullanılanları incelenmiştir. Busistemlere ilişkin üstünlükler ve sakıncalar belirlenmiştir. Sismik izolasyon sistemlerive enerji sönümleyici sistemler karşılaştırıldığında herbirinin kendine özgünüstünlükleri olduğu görülmüştür. Bu sistemler arasından yerel koşullardaüretilebilirlik kriteri göz önüne alınarak en uygun olan düşük sönümlü kauçukmesnet (LDR) ve U-şekilli metalik enerji sönümleyici (UD) detaylı olarakincelenmek üzere seçilmiştir.Hem LDR'nin hem de UD'nin özellikleri detaylı olarak açıklanmıştır. LDR'nin tekbaşına kullanılması durumunda en büyük sakıncası ilave sönüm ihtiyacının olmasıiken, UD'nin en büyük sakıncası düşey rijitliğinin düşük olmasıdır. Ancak iki bileşenbir arada kullanılınca birbirinin zayıflıklarını kapatan yeni bir taban izolasyon sistemi(ULB) ortaya çıkmaktadır. UD, LDR'nin ihtiyaç duyduğu sönümü sağlarken,LDR'de yüksek düşey rijitliği ile yapının yatayda hareket etmesine olanakvermektedir.İzolasyon sisteminin seçilmesinin ardından sonraki aşama ULB'nin yatay yükleraltında histeretik davranışını belirlemek olmuştur. Bu amaçla hem UD'nin hem deLDR'nin histeretik davranışının modellenmesi gerekmektedir. Yapılan literatür taraması sonrası düşük sönümlü kauçuk izolatörlerin davranışının lineer olarakkolayca modellenebileceği görülmüştür. Bu nedenle, bu tez çalışmasında doğrusalolmayan davranış gösteren metalik enerji sönümleyici UD'nin histeretik davranışınımodellemek üzerine yoğunlaşılmıştır.UD ile ilgili yapılmış çalışmalar taranıp 3. Bölümde sunulmuştur. Sonrasında 4.Bölümde ABAQUS programı ile yatay yükler altında davranışını temsil eden sonluelemanlar modeli kurulmuştur. Kurulan sonlu elemanlar modeli UD40 isimlisönümleyiciye ilişkin deneysel çalışmaya uyarlanıp sonuçların tutarlılığı 5. Bölümdekarşılaştırılmıştır. UD40'da meydana gelen kalıcı deformasyonların ve yatay yükleraltındaki histeretik davranışının deneysel bulgularla uyumlu olduğu gözlenmiştir.UD40 sönümleyici 0º yükleme yönünde daha çok üst ve alt kollarda eğilmeyezorlanırken, 90º yükleme yönünde burulma ve eksenel deformasyonlar ön planaçıkmıştır.UD sönümleyicilerin farklı geometrilerde tasarlanması durumunda histeretikeğrilerinin değiştiği bilinmektedir. Bu durum, UD'nin boyutlarında değişikliğegiderek istenen sismik performansın elde edilmesine olanak sağlamaktadır. 6.Bölümde açıklandığı üzere çalışmada UD40 sönümleyicisine eşdeğer hacimlerde ikifarklı tip olmak üzere toplamda 10 adet yeni sönümleyici oluşturulmuş busönümleyicilerin histeretik eğrileri seçilen yükleme protokolleri altında elde edilerekkarşılaştırılmıştır. UDF isimli sönümleyiciler üst ve alt kollar bükülerek geliştirilmiş,bu şekilde üst ve alt kolların daha fazla eksenel kuvvet etkisinde kalmasıamaçlanmıştır. UDK isimli sönümleyicilerde ise çelik kolların üzerlerine açılandairesel delikler ile plastik deformasyonların kollar üstünde daha da yaygınlaşmasıamaçlanmıştır. UDF sönümleyicilerin çoğunun aynı çevrim sayısında UD40'a göredaha fazla enerji sönümledikleri görülmüştür. UDK sönümleyicilerin ise UD40sönümleyicilere göre ilk rijitlikleri azalmıştır; bu azalma tasarım ölçütlerine göretercih edilebilecek bir durum olduğundan olumludur. UD sönümleyicilerin tamamınailişkin sönüm oranları %50'nin üzerindedir.UD sönümleyicilerin davranışı büyük oranda yükleme yönünden bağımsızdır. Ancakuygulamada bu sönümleyiciler tek başına kullanılmak yerine genelde 2'li, 4'lü, 6'lıve 8'li olarak kullanılmaktadırlar. Bu nedenle bu çalışmada aynı zamanda çoklusönümleyiciler de modellenmiş, farklı doğrultularındaki yüklemeler altındakidavranışları incelenmiştir.UD sönümleyicilerin yatay yükler altında histeretik davranışının belirlenmesi ileULB taban izolasyon sistemine ilişkin davranış modeli de elde edilmiş olmaktadır.Taban izolasyon sisteminin gerçek deprem ivmesi altındaki davranışı Bölüm 7'de , 4adet deprem ivmesi kullanılarak elde edilmiştir. Bu amaçla SAP2000 programı ilehem ankastre mesnetli hem de taban izolasyonlu iki farklı yapı modellenip, ULB'ninperformansı incelenmiştir. Kullanılan deprem ivmeleri 18 Mayıs 1940 El Centro, 17Ocak 1994 Northridge, 31 Ekim 1935 Helena Montana ve 17 Ağustos 1999 Kocaelidepremleridir. Yapılan hızlı doğrusal olmayan analiz (FNA) sonucunda büyükdeplasmanlarda ankastre mesnetli yapıya göre maksimum taban kesme kuvvetlerinde%85~%89 aralığında , kat ötelemelerinde ise %88~%90 aralığında azalmagörülmüştür. Helena Montana depreminde ise ULB'de meydana gelen deplasmanelastik sınırın gerisinde kalarak yalnızca maksimum taban kesme kuvvetinde azalmasağlamış yapının sönümünü arttıramamıştır. Rüzgâr gibi yatay yükler nedeni ileizolasyon sisteminin ilk rijitliğinin belli bir seviyeden aşağı düşürülemediği içinböyle bir sonucun ortaya çıkması beklenmektedir.Bu çalışma kapsamında UD yalnızca taban izolasyon sisteminde kullanılmış olsa daçeşitli düzenlemelerle yapıda başlı başına enerji sönümleyici olarak dakullanılabilmektedir. Yapılan analizler sonucunda UD'nin histeretik davranışlarınınkararlı olduğu ve uygulandığı yapıda sismik performansı büyük oranda iyileştirdiğigörülmektedir. Bunun yanısıra kolayca üretililebilir olması ve maliyetinin düşükolması sismik izolasyon ve enerji sönümleyici sistemlerin yaygınlaşması içim önemlibir fırsattır. Building structures are subjected to variable loads (wind, earthquake, snow etc.)many times during their lifetime. Among these effects, earthquake loading usuallycreates the worst conditions for structures, because during an earthquake inputenergy, which reaches structural elements, may cause cracks and other types of theheavy structural damage.Conventional approach to earthquake resistant building design (ERBD) relies uponstrength, stiffness and inelastic deformation capacity, which are great enough towithstand a given level of earthquake effects. However, modern approach in today'sdesigns aims to reduce/mitigate seismic energy before the input energy reaches thestructural elements.As a structural and damage control technology for buildings, seismic isolationsystems reduce forces, by shifting the natural period of structure away from thedominant period of earthquake excitation. On the other hand, energy-dissipatingsystems provide damping for seismic input energy. A design approach, uses both ofthe systems together, is known as the modern design approach.Especially after the 1995 Kobe earthquake, satisfactory performance of seismicisolated buildings accelerated the implementation of seismic isolation systems in newconstructions. Nowadays, seismic isolation devices are used in many big project inearthquake prone countries like Japan, USA, China, New Zealand, Italy and Turkeyetc.Common seismic isolation and energy dissipating devices are investigated then theadvantages and disadvantages are summarized on a table given in Section 2. Eachdevice has its own benefits. According to the criteria of producibility, low dampingrubber bearing (LDR) and U-shaped steel damper (UD) have been chosen in thisthesis to investigate in detail from between these devices. Section 3 includes aliterature review on UD dampers and mechanical properties of LDR and UD. Factorsaffecting mechanical properties (temperature, load velocity, load direction etc.) aregiven detailed in this section.The biggest disadvantage of LDR is insufficient damping ratio while UD has lowvertical stiffness. However, when these devices come together, a new base isolationdevice (ULB) eliminating both disadvantages is obtained. In other words, ULBdevice has high damping ratio provided by UD, and high vertical stiffness providedby LDR.After choosing an appropriate base isolation system, next step is to determinehysteretic behavior of ULB under lateral simulated loads. To that end, hystereticbehavior of UD and LDR must be numerically modelled. It is known that behavior ofLDR can be easily modelled as the behavior is almost linear. Therefore, this thesisfocuses on modelling of the metallic damper's (UD's) behavior, which is highlynonlinear.In order to simulate hysteretic behavior under lateral loads, a 3D finite elementmodel (FEM) of UD is developed with ABAQUS in Section 4. Two type of steelmaterial Q235 and SN490B are used and UD dampers analyzed under three differentload protocol. Section 5, this FEM model was adopted for UD40 damper, which hasan experimental study on it. This opportunity made it possible to compareexperimental and FEM results. It was observed that both permanent deformationsand hysteretic behavior under lateral loads, which were determined from FEManalysis, are similar to experimental results. Deformations on UD40 under 0 degreewas mainly caused by cyclic bending in the dampers, which was concentrated mostlyin the middle part of the upper and lower arms. However, the deformations on UD40under 90 degrees cyclic loading was mostly caused by the torsion and concentrated atthe end of the damper arm near the connections.It is known that hysteretic behavior of UD devices varies with changing geometry ofthe damper. For this reason, designing UD damper's geometry for any seismicdemand would be quite important. In Section 6, a total of 10 new dampers (twodifferent types) are geometrically designed and their hysteretic behaviors arecompared. UDF is formed by bending of upper and lower arms to obtain axial forcesby minimizing bending effects. UDK is formed by opening holes along the arms. Atsame cycle number, UDF mostly dissipated more energy than UD40. Plasticdeformations on UDF dampers concentrated between bended arms and curved plate.UDK had lower first effective stiffness than UD40. Deformations on UDK dampersconcentrated around biggest hole and this hole controlled behavior of UDK dampers.Therefore, it must be chosen around 20 mm (R/t=0.28) hole diameter in order todistribute plastic deformations. All UD damper's effective damping ratio wasdetermined more as 50 percent or above.UD dampers have similar hysteretic behavior under any loading direction. Inpractice, these dampers are used as a combined system instead of a single part.Therefore, in this study hysteretic behavior of UD systems are also investigatedunder different loading directions.Hysteretic behavior of ULB was obtained after determining the behavior of UD. Tofurther investigate real behavior of ULB as base isolation system under real groundmotions, four earthquake ground motion data were used. To this end, in Section 7, atwo-story structural system was modelled with structural analysis program SAP2000,as fixed base and isolated base. 18 May 1940 El Centro, 17 January 1994 Northridge,31 October 1935 Helena Montana and 17 August 1999 Kocaeli ground motions wereused for this analysis model. According to fast nonlinear analysis (FNA) results,under large displacements of the structure implementation of ULB resulted in a largedecrease in maximum base shear forces and story drifts. When 31 October 1935Helena Montana earthquake acceleration data were used since the displacementsdeveloped within the elastic limit in ULB, no additional damping has been obtained.Considering minor lateral loads like wind effects, first elastic stiffness and elasticlimit is always required for ULB.Although UD was used just as base isolation system, UD can be used as energydissipation device with different bracing configuration. This use is outside the scopeof this thesis; however, a potential forthcoming work can be structured on thisspecific investigation. According to the analysis results obtained here stablehysteretic behavior can be achieved for UD and this would improve largely theseismic performances of structures. In addition to this, as this system seems a lowcost seismic device, it is possible to manufacture such devices with the help of localproducers in Turkey. This would result in a widespread use of seismic isolationsystems in existing and new buildings located seismically vulnerable areas. 209

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2014, Bu çalışmada, ince cidarlı sinüzoidal gövdeli çelik I elemanlardan oluşturulan moment aktaran alın plakalı kolon-kiriş birleşimleri farklı panel bölgesi uygulamaları için deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Panel bölgesinin oluşturulmasında uygulanan farklı yaklaşımların kolon-kiriş birleşimlerinin genel davranışı üzerindeki etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda; uygulamada kullanılan düzlem levhadan oluşturulmuş panel bölgelerinin davranışı, çapraz elemanlar kullanılarak oluşturulan panel bölgesi davranışı ile karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmada, 6 adet 1/1 ölçekli kolon–kiriş birleşim bölgesi İTÜ İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında iki yönlü tekrarlı yerdeğiştirme çevrimleri etkisinde incelenmiştir. ABAQUS yazılımı kullanılarak tüm numunelerin sonlu eleman modelleri oluşturulmuş ve kuramsal analizleri yapılmıştır. Kuramsal olarak elde edilen yük-yerdeğiştirme ve moment-dönme ilişkilerinde, başlangıç rijitliği, akma dayanımı, akma sonrası rijitlik ve boşaltma kolu deneysel çalışmada elde edilen sonuçlar ile yeter derecede yakındır., In this study, the beam-to-column connections of sinusoidally corrugated web I sections have been studied for distinct panel zone applications by means of the experimental and analytical methods. It has been aimed to determine the effects of different techniques used in the erection of the panel zones on the general behavior of the beam-to-column connection. In this context, the behavior of the panel zones made of somewhat thick flat plate which represents the current construction practice is compared with the behavior of the panel zones consisting of the diagonal braces. In the experimental study, six dissimilar 1/1 scaled beam-to-column connections have been tested for cyclic displacement reversals at the Structural and Earthquake Engineering Laboratory of Istanbul Technical University (ITU). Finite element model of all specimens are generated by using the ABAQUS software and quite a lot of analyzes are accomplished. The initial stiffness, yield strength, post-yield stiffness and descending branch in the analytical load-displacement and moment-curvature relations are in good agreement with the experimental results., Doktora, PhD

Bu çalışmada, prefabrik yapıların taşıyıcı sistemlerinden ziyade, yapının cephesini oluşturan düşey öndöküm paneller ve panellerin birleşim ve bağlantıları incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda alternatif çözümler ortaya konmuştur. Tez kapsamında öndöküm cephe panellerinin davranışlarının doğrusal olmayan yöntemlerle incelenmesi için 2 farklı yol izlenmiştir. Birinci yaklaşımda, öndöküm cephe panellerinin gövdesinde 2 farklı biçimde boşluk oluşturulan sistemler ile dolu gövdeli sistemlerin, seçilen depremlerin etkisinde tükettikleri çevrimsel enerjiler karşılaştırılmıştır. Dolu gövdeli panel kullanmak yerine, gövdesinde farklı boyutlarda boşluklar oluşturularak, panelin daha sünek davranış yapması ve daha fazla enerji tüketmesi sağlanabilmektedir. İkinci yaklaşımda ise, öndöküm cephe panellerinin dış ortama enerji sönümleyici elemanlar ile bağlandığı durumdaki davranışları incelenmiştir. Öndöküm düşey cephe panellerinin temele, taşıyıcı yapı sistemine ve komşu panelle olan çeşitli bağlantı biçimleri incelenmiştir. Sünek panel bağlantı elemanları, deprem esnasında tüm yapı sisteminin enerji tüketimine büyük katkı sağlayabilmektedir. This M.Sc. Thesis aims to evaluate the effectiveness of the new supporting system for vertical reinforced concrete precast cladding panels which are covering the industrial structures. The steel cushion for supporting of the cladding panel has been studied and some obtained promising results are presented. Two groups of analytical works have been performed in the content of this thesis. In the first group, the hysteretic behavior of three shear walls is compared with each other. Two different slit configurations have been tried for two specimens. The third specimen is the solid system. The results of nonlinear time history analyses are used to determine the dissipated hysteretic energy capacities of the structures. Depending on the results, it is easy to see that the creating slits on the web of the panels supplies more ductile behavior of the panels and then to gain much more capacity of energy dissipation. In the second group, the behavior of the cladding panels supported with the steel cushion is studied through the nonlinear time history analyses. The connections between cladding and foundation, the connections between load bearing system to claddings and cladding connections are the interested connection types. The steel cushion placed properly can supply great amount of energy dissipation of the whole structure studied in this work. 206

Bu tez çalışması kapsamında, sinüs gövdeli profillerden oluşturulmuş 2 adet 1/1 ölçekli kolon-kiriş birleşim bölgesi incelenmiştir. Çalışılan numuneler, devam etmekte olan bir doktora çalışmasında incelenen numunelerin iki tanesine karşı gelmektedir. Numunelerden birinde kolon-kiriş panel bölgesinde sinüs gövde profili kullanılırken diğerinde düz plaka kullanılmıştır. Üretilen deney numuneleri laboratuvarda tersinir tekrarlı yükler etkisinde incelenmiştir. Veri kaynağı olarak panel bölgesine yerleştirilen tek doğrultulu ve üç doğrultulu şekildeğiştirme ölçerler ile yerdeğiştirme ölçerlerden faydalanılmıştır. Şekildeğiştirme ölçerlerden elde edilen veriler geliştirilen bir yazılım yardımıyla asal şekildeğiştirme ve gerilme büyüklüklerine çevrilmiştir. Deneylerden elde edilen şekildeğiştirme, yatay rijitlik, dönme büyüklükleri karşılaştırılarak panel bölgesinin davranışı incelenmiştir.Her iki numunede panel bölgesindeki asal şekildeğiştirmeler akmaya ulaştığında düz gövdeli numunenin yaklaşık iki kat daha fazla yük kapasitesine sahip olduğu görülmüştür. Birleşim bölgesi moment kapasitesi açısından incelendiğinde, sinüs gövdeli profilden oluşturulan numunenin kapasitesinin düşük olduğu belirlenmiştir. Numuneler akma aşamasında değerlendirildiğinde düz gövdeli numune daha rijit bir davranış göstermiştir. Panel bölgesinde moment etkisinde oluşan düşey doğrultudaki şekildeğiştirmelere bakıldığında, düz gövdeli ve sinüs gövdeli numunelerde akmaya ilk olarak panelin merkezinde bulunan rozet şekildeğiştirme ölçer ulaşmıştır. Düşey doğrultuda ölçülen şekildeğiştirmeler üzerinde berkitme levhalarının gövdeye kaynaklı olup olmamasının etkisi gözlemlenmiştir. Düz levhadan oluşturulmuş panel bölgesinde yatay doğrultuda en büyük şekildeğiştirmeler, panelin üst bölgesine yerleştirilmiş yatay doğrultuda ölçüm alan tek eksenli şekildeğiştirme ölçerde ve panel bölgesinin merkezinde bulunan rozet şekildeğiştirme ölçerin X bileşeninde oluşmuştur. Diğer numunede ise en büyük şekildeğiştirme rozet şekildeğiştirme ölçerin X bileşeninde oluşmuştur.Numunelerin yığışımlı çevrimsel enerji sönümleme kapasiteleri incelendiğinde, panel bölgesi düz levhadan oluşan deney elemanının enerji sönümleme kapasitesinin sinüs gövdeli profilden oluşan deney elemanına göre daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir.Bu çalışma, panel bölgesinin göreli olarak daha kalın levhadan yapılmasının düğüm noktası mekanizması riskinin ortadan kaldırılmasında kullanılabilecek önlemlerden biri olduğunu göstermiştir. Steel structures are becoming more and more popular due to their many advantages such as the better satisfaction with the flexible architecture, durability, strength, environmental aspects etc. as well as precise and uniform shapes in manifacturing. In parallel to this trend, the use of steel sections with corrugated web is also increasing since some advantages. These types of members are mostly used in Austria and Germany, but the surrounding countries are also started to use them.The response of a moment-resisting frame depends on the characteristics of its main components, namely the beams, the columns and the connections. There exists several types of connection configurations used in the construction such as extended end plate, flush end plate, welded flanges-bolted web or welded flanges-welded webs connections, among others. At the beginning of 1970?s, the importance of the panel zone in the response of the frames was identified and, experimental and analytical studies were carried out to characterize this component behaviour. The panel was described to be an element mainly subjected to shear stresses and therefore its failure mode was governed by shear yielding. Tests demonstrated that the shear failure mode was stable and ductile under cyclic loading. These attractive features were taken into account in design regulations by the end of the 1980?s which allowed the panel zone to be considered as a dissipative component.However, the 1994 Northridge earthquake resulted in severe damage in the connections of steel moment-resisting frames which had not been observed before. Extensive research was triggered which detected that excessive distortions in the panel zone played an important role in the development of weld failures in the connections.Since then research has been carried out to define new panel zone design criteria that can lead to both effective and reliable performance of panel zones during frame response. In the general behavior, the web usually bears most of the compressive stress and transmits shear in the beam while the flanges support the major external loads. Hence by using the greater part of the steel material for the flanges and using thinner web, could achieve materials saving without weakening the load-carrying capability of the beam. When the compressive stress in the web has exceeded the critical point prior to the occurrence of yielding, the flat web loses its stability and deforms transversely. This could be improved by using the corrugated web as an alternative to the plane web. The usage of corrugated web produces higher stability and strength without additional stiffening and use of larger thickness.In this M.Sc. thesis, two full-scale beam-column connections are studied experimentally. The specimens are two of the specimens tested in an ongoing Ph.D. study. The beam and column cross sections have sinusoidal corrugated webs in 3 mm thick. The first specimen has the panel zone made from the sinusoidally corrugated web. In the second specimen, flat plate having a thickness of 8 mm is used in the panel zone. The specimens are subjected to the lateral displacement cycles in Structural and Earthquake Engineering Laboratory of ITU by using the MTS actuator. Three axial and uni-axial straingauges are used in and around the beam to column connections for the strain measurements. Various displacement transducers are used to measure the displacements and rotations at the various locations of the specimens. The data gathered from strain gauges are converted to the principal stress and strains by using the developed computer code. The behavior of the panel zone is investigated by using the experimentally obtained strain database, load vs. displacement graphics etc. The lateral load carrying capacity of the specimen having the flat plate panel zone is approximately two times greater than the capacity of the specimen, which has corrugated web panel when the principal strains reached to yielding in the center of panel zone. When the moment capacity of the connections is concerned, the specimen with the corrugated panel zone has low capacity. If the specimens are compared at the yield condition, the specimen with the flat plate panel zone has more stiff behavior. When the vertical strains in the panel zones generated from the flexural moment are concerned, the rosette straingauge located at the center of the panel is reached to yielding first for both of the specimens. It concluded that welding of the stiffners to web of the cross section is effective on the intensity of the panel strains measured in vertical direction. In the panel zone formed with the flat plate, the maximum strains are obtained in the uniaxial straingauge located at the top and X component of the rosette straingauge located at the centre of the panel. For the other specimen, the maximum strains are obtained from X component of the rosette straingauge located at the centre of the panel. Evaluating the cumulative energy dissipation capacities of the specimens, the energy dissipation capacity of the specimen having flat plate panel zone has bigger than the specimen having corrugated panel zone.This study shows that to reduce the risk of joint mechanism, the usage of relatively thick flat plate is one of the promising provisions to be taken in the panel zone. 141

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Bu tez kapsamında ele alınan sırası ile (6-8-10) katlı üç farklı perde-çerçeve taşıyıcı sisteme sahip yapı DBYBHY-07 ve TS500’e göre tasarlanmış olup, ASCE 41-06’de belirtilen Basitleştirilmiş Doğrusal Olmayan Statik Analiz ve Doğrusal Olmayan Dinamik Analiz ve DBYBHY-07’de belirtilen Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Hesap Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Analiz performans değerlendirme yöntemleriyle analiz edilmiştir. Bu analizler sonucu; kiriş, kolon ve perde elemanlarda oluşan toplam eğrilikler ve hasar durumları, taban kesme kuvvetleri, tepe yer değiştirmeleri, kat yer değiştirmeleri ve perde moment-dönme çevrimleri elde edilmiş; yönetmelikler ve yöntemler karşılaştırılmıştır., As this thesis’s extent, there are three different shear wall-frame structure which is designed accordingly to DBYHBHY-07 in the order of (6-8-10) stories, and analyzed by Simplified NonLinear Static Analyze and Nonlinear Dynamic Analyze Method as indicated at ASCE 41-06 and Incremantal Equivalent Earthquake Load Method and Nonlinear Time History Analysis Method as indicated at DBYBHY-07 performance evaluation methods as indicated above. Results have been compared with the thought of local regulation differences and nations conditions. Result of these analysis; performance levels and total curvatures of beam, column and shear wall elements, base shear forces, roof displacements, floor displacements and moment-rotation cycles of shear walls are obtained; codes and methods are compared., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Bu tez çalışmasında; gittikçe yaygın olarak kullanılmaya başlanan ve gelişmekte olan doğrusal olmayan analiz yöntemlerinden statik itme analizi (pushover analiz) anlatılmış, konunun daha iyi kavranabilmesi için 3 katlı düzenli bir betonarme bina örneği ve tek katlı doğrulama örneği analiz edilmiştir. Geliştirilmiş olan ve halen revizyonları devam eden, yapı sistemlerinin malzeme ve geometri bakımından doğrusal olmayan analizini yapabilen DOC3B-V2 ve SAP2000 programlarında lineer ve serbest titreşim analizleri yapılmış, lineer olmayan analizi ise DOC3B-V2 programında yayılı şekildeğiştirme hipotezine göre çözümlenmiştir. 3 katlı düzenli betonarme bina ve tek katlı doğrulama örneği için her iki programın doğrusal analiz sonucunda elde edilen kesme kuvveti, moment, normal kuvvet, deplasman değerleri ve serbest titreşim analizi sonuçları karşılaştırılmıştır. Lineer olmayan analiz bir parametrik çalışma olarak gerçekleştirilmiştir. Sargısız ve sargılı beton modeli için ayrı ayrı analizler yapılmış, sargısız ve sargılı beton modeli ile birlikte kirişlerin eğrilik sınırı sonsuz verilerek analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Performans değerlendirmesi için hakim titreşim mod şekli ile orantılı olacak şekilde yatay kuvvet değerleri artırılarak itilmiş; üç katlı betonarme binanın sargılı beton modeli ve hem perde ile güçlendirilmiş hemde sargılı beton modeli kullanılmış sistemin belirli kesitlerinde performans değerlendirmesi yapılmış, sonuçlar karşılaştırılmıştır. Analizin ilk aşaması uygulanan yükleme sonucunda kapasite eğrisi elde edilmesi, ikinci aşaması ise kesitlerde oluşan plastik mafsalların kesitlerinde hangi oranlarda, nerelerde yoğun olarak oluştuğu ve mevcut kesitlerin kırılıp kırılmadığı belirlenmiştir., In this thesis, static pushover analysis (pushover analysis) which is one of the non-linear methods are started to use as an increasingly common and emerging is described; for a better understanding of the subject, an example of 3-storey reinforced concrete building on a regular basis and a single storey verification are analyzed. Linear and free vibration analyzes are made by DOC3B-V2 and SAP2000 programs which nonlinear analyze the structures systems which are developed and still ongoing revisions in terms of materials and geometry, nonlinear analysis is solved according to the assumption of distributed strain hypothesis by DOC3B-V2 program. For the 3-storey reinforced concrete building on a regular basis and example of a single storey verification, the results of linear analysis of both of the programs which are obtained from the shear force, moment, normal force, displacement values and the results of free vibration analysis are compared. The non-linear analysis is carried out as a parametric study. For the raw edge and confined concrete model, the analyzes are made separately; the analysis results are compared by giving infinite to the limit of the curvature of the beams together with raw edge and confined concrete model. For performance evaluation; being proportional with dominant vibration mode shape, the values of horizontal force are pushed increasingly, the performance evaluation is carried out in the certain sections of the system where 3-storey reinforced concrete building’s confined concrete model and both powered by a curtain and used the confined concrete model, the results are compared., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Bu tez kapsamında, üç boyutlu düzensiz bir yapı sisteminin doğrusal ve doğrusal olmayan analizleri DOC3B yapı analiz programı ile gerçekleştirilmiştir. Analizi için tasarlanmış olan yapıda kat planının sadece üst köşe elemanlarında birer perde eleman bulunmaktadır. Bu tip bir perde yerleşim seçimi ile yapı örneğine burulma düzensizliği kazandırılmıştır. Gerçek yapıyı doğru bir şekilde modellemek, doğru sonuçlar elde edebilmek için oldukça büyük önem taşımaktadır. Bu sebepten ötürü her bir yapı elemanı da hassas bir şekilde modellenmek zorundadır. Modelleme sırasında kirişler ve kolonlar çubuk eleman olarak modellenmektedirler, perdeler ise levha eleman kabul edilirler. Alternatif olarak ise perde elemanlar bazı basitleştirmeler sonucu çeşitli tekniklerle modellenebilmektedirler. Perdelerin modellenmesi için pek çok metot geliştirilmiştir. En bilinen modelleme metodu, geniş orta dikme kolon modelidir. Rijit kirişler ise, perdenin bulunduğu bölüm boyunca devam eder ve orta kolonun üst ucunda birleşirler. Bir diğer model, geniş orta dikme kolon modeline benzeyen gergili çerçeve modeldir. Orta dikme modelde bulunan elemanlara ek olarak yerleştirilmiş, uçlarında dönme serbestliği olduğu kabul edilen iki çapraz eleman perde alanının bir ucundan diğer ucuna kadar devam ederler. Bir başka modelde ise, perdenin her iki ucuna perde rijitliğinin yarısına sahip iki kolon eleman yerleştirilmesi ve perdenin kaldırılmasından ibarettir. Kolon elemanları üst noktalarından birbirine rijit bir kiriş bağlamaktadır. Bu tez kapsamında gerek perdelerin şekil yapısından ötürü, gerekse çerçeve sistemine uygunluğundan ötürü geniş orta dikme kolon modeli kullanılmıştır. Yapının modelleme metoduna karar verdikten sonra DOC3B programının sonuçlarının doğruluğu irdelenmiştir. Bunun için, hesap sonuçlarına güvenilen bir paket program, SAP2000 kullanılmıştır. Doğrulama için her iki programda örnekler oluşturulmuş, hem statik hem de dinamik analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Oluşturulan örnek modellerden ilki tek katlı tek açıklıklı bir yapı, diğeri ise tez sırasında irdelenen düzensiz perdeli betonarme yapıdır. Statik analizler sonucunda kesit tesir değerleri ve deplasman değerleri, dinamik analizler sonucunda ise modlara ait titreşim periyotları yeter derecede yakın sonuçlar vermiştir. Program doğrulaması tamamlandıktan sonra yapı sistemi üç ayrı yapı modeli olarak tasarlanmış ve her bir modele sabit tek modlu itme analizi uygulanmıştır. Oluşturulan yapı modelleri, perdeye komşu olan kiriş ve döşemelerin farklı varyasyonlarından oluşmaktadır. Yapı modelleri hem x hem de y doğrultularında itme analizine tabi tutulmuş, simetrik olmayan doğrultularda her iki yönde itme analizi yapılmıştır. İtme analizleri sonucunda perde çevresinde meydana gelen döşeme boşluklarının, kat planındaki düzensizliklerin ve döşeme boşluğunu çevreleyen kirişlerin tasarımının yapıya olan etkileri incelenmiş, sonuçlar irdelenmiştir., In this M.Sc. thesis, a three dimensional and irregular structure analysed in linear and nonlinear manner by using a developed structural analysing programme DOC3B (Nonlinear analysis of orthogonal three dimensional structural systems). An irregular floor plan which includes two shear wall located at the top corners designed for analysis. Location of the shear walls decided which causes buckling irregularity. Creating an accurate structural model has a significant importance due to obtain convergent results with real structure. Therefore every member of structure have to be modelled with high accuracy and versatility. Beams and columns can be considered as frame sections nonetheless shear walls should be designed as area sections. Alternatively shear walls can be simplified by making some adjustments so that they can be defined as frame models. There are lots of methods for modelling shear walls. The well - known method is wide column frame model. It is described as a frame model at the middle surface of the shear wall and two rigid horizontal element connect that frame member from the top point. This method can be desired because of adopting it into developed analysing programmes easily and provide saving time by reducing analysing procedure. On the other hand, this acceptance cause much more rolative errors when comparing to other methods. Users always should be aware of this rolative errors cannot be ignored. Second method,the braced frame model, have common properties with wide column frame model. In this method, frame also includes horizontally rigid arms and braces, but the central column of the previous frame is omitted and replaced by a column on one vertical edge and a hinged link on the other. The results compare in accuracy with simple rectangular plane stress finite elements [Stafford Smith, Amal Girgis]. The braced frame model is more efficient than the braced wide column and it is also more consistent and accurate. The real issue of this method rigidity of braces. Third method uses two column which has half of the bending rigidity of shear wall and located at starting and ending points of this element. These two column connected to each other by a beam that has a significant bending rigidity (about infinite). This method uses systems own nodal points. Therefore it can be used easily at the simplified frame analysing programmes. Disadvantage of this method, locating of colums cause moments return into axial forces at columns. Moreover, obtained bending moments values are lower than true values. In this thesis wide column method selected for shear wall solutions due to shape of shear wall (L shape). Therefore central column turns compatible with the system frames. Furthermore, decreasing alaysing steps provide saving important time. These model the fastest method for solving shear wall problems. There dimensional structures only defined by using two dimensional sub - systems in DOC3B. DOC3B firstly create rigidity and force matrices of two dimensional sub - systems. Then programme combines these matrixes into three dimensional rigidity and force matrices. Because of defining sub - systems, beams horizontal and vertical rigidity values; columns and shear walls every rigidity values at every vertical sub - system defined seperately. Material properties defined at a different file and assigned every member at the sub - systems. These provides user with calculate true capacity behavior during analysis procedure. After selecting solution method, it is have to shown that DOC3B gives high accurate results with a programme that analysis results are proved. Because of this reason, a worldwide known programme, SAP2000 used in this thesis for comparison. Verifications made on two models that one of a simply frame model and other one is main model used in thesis. Besides two new specifications of DOC3B tested first time at this step. The first specification is defining uniform distributed load on frame elements. The second is set of equations at the direction of z . Moreover second specification also provide that assign loads at any direction. Firstly, vertical loads assigned frame members of models and a horizontal point load assigned just one point to cause torsion at the simple model. Bending moments, shear and axial forces and nodal points displacements compared after static analysis. These control parameters have nearly same values and displacement values proved occuring of torsion. Free vibration modes compared at the dynamic analysis step. According to analysis results first three mode found as 1.873, 1.368 and 0.502s by using DOC3B and 1.880, 1.372 and 0.505s by using SAP2000. These results proved DOC3B gives accurate results. After linear analysis and proving DOC3B, nonlinear analysis is made for determining performance capacity of structure. Structural performance is defined by damages of structural members. General acceptance in performance based design provide life safety performance level after earthquakes that has a probability of exceedance of 10%/50 years. Nonlinear push-over analysis apllied to the structural model for determining performance level. Turkish Seismic Code 2007 includes several nonlinear analysis procedures. These are incremental equivalant earthquake load method , incremental mode combining method and nonlinear time history analysis . Structural model pushed by using incremental equivalant earthquake load method in this study due to DOC3B has not coded for changable modes and nonlinear time history analysis yet. Nonlinear incremental push over analysis can be subjected to structures by using several methods. The simplest push over method is constant single mode push over. Force applied to the structural modal according to dominant mode. Until structure reaches the collapse mode, it is pushed. The other method is flexible single mode push over analysis. This method accepts building modes change after every pushing step. Pushing step increases when a structural member reach its own capacity. Therefore the force vector applied to the structural model has to be calculated at any pushing step. Because of structural model has irregularity, firstly it should be decided that which direction structural model pushed along. Because of that base shear forces and top displacements compared to each other at both directions ( x and y ). Comparisons showed, although pushig only one direction is enough at the direction of symmetry, structural model should be pushed at any direction at the non-symmetrical direction. Three different structural model created by making some changes in floor plan. First model has no changes in floor plan. The second model has floor gaps next to the shear walls. The third model, capacity of beams, which around the floor gaps, increase by using more wide dimensions. Incremental push over analysis performed on every model. After that performance analysis is made for structural elements chosen randomly. Results showed that floor gaps cause an incremantation at top displacement nevertheless when beam around the gaps changes with much more rigid elements this incrementation can be prevented. Modal capacity diagrams are the proof of this situation. Strains of structural elements have very small values so that when comparing the hazard levels there is no differences between three model. However when comparing the strain values instead of hazard levels, floor gaps cause an incremantation up to 100%. This situation cause beams around the gaps reaches their capacities much more earlier and make shear walls independent members from whole structure. This situation shows that if there are floor gaps, beams around them should be more rigid to prevent torsion and also reaching structure s capacity. DOC3B, the programme used in this whole study, is still in development process. DOC3B able to cope with lineer and nonlineer analysis, push over analysis and can calculate strain and stress values at any cross - section. This provide user with making performance analysis easier and faster. The reasons of development of DOC3B is produce a programme that has specifications listed below; • Capable with nonlinear analysis much more easily • User friendly • Local producement • Can be rival to the other structural analysis programmes. However DOC3B still have some disadvantages like listed below; • it is not possible making time domain analysis • Only three degree of freedom can be defined at nodal points • Data inputting takes important time and it is highly possible making mistakes., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Deprem hareketi sırasında yapı sistemine önemli deprem enerjisi girişi olmaktadır. Bu enerji yapı sisteminde ortaya çıkan hasarlar, sönüm vb. mekanizmalar tarafından harcanmaktadır. Ancak bu durum yapıda çatlamalara ve büyük hasarlara neden olabilmektedir. Modern yapısal tasarımında, yapı sistemine yerleştirilen özel eleman veya aygıtlar ile ilave enerji tüketimi sağlanabilmekte, deprem enerjisinin bir bölümünün bu elemanlar tarafından harcanması sağlanabilmektedir. Bu çalışmada; İstanbul Teknik Üniversitesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında bir doktora tezi kapsamında geliştirilen kurşun ektrüzyon sönümleyicinin, çelik kolon - kiriş birleşiminde kullanılması halinde yapısal davranışa etkileri deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Çelik birleşime çapraz olarak yerleştirilen kurşun ekstrüzyon sönümleyicinin deprem enerjisi tüketme kabiliyeti incelenmiştir. Yalın çerçeve ve kurşun ekstrüzyon sönümleyicinin yerleştirildiği çerçeveye, yapılan ön hesaplarla belirlenmiş bir yerdeğiştirme protokolü uygulanarak, kuvvet - yerdeğiştirme ilişkileri elde edilmiştir. Deney sonucu elde edilen verilerden, birleşimin genel davranış biçimi, tüketilen enerji ve rijitliği belirlenmiştir. Kurşun ekstrüzyon sönümleyicinin bulunduğu birleşime ait ulaşılan en yüksek kuvvetin yalın birleşimden %50~%75 daha fazla olduğu gözlenmiştir. Kurşun ekstrüzyon sönümleyicili birleşim tarafından tüketilen toplam enerji miktarı, yalın birleşim tarafından tüketilen toplam enerji miktarından yaklaşık olarak %175 mertebesinde fazla olmuştur. Bununla birlikte kuvvet – yerdeğiştirme çevrimlerine ait rijitlik değerlerindeki artış %39-98 arasında değişmektedir. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen bilgiler ışığında, kurşun ekstrüzyon sönümleyici büyük ölçüde deprem enerjisi tüketmiş ve yapıya önemli bir miktarda rijitlik katmıştır. Deneylerden elde edilen bilgilerin kuramsal olarak da ispat edilebilmesi için, bir bilgisayar yazılımı kullanılarak deneyde kullanılan yalın birleşimin modeli oluşturulmuştur. Bu modelde doğrusal olmayan statik analiz yapılarak birleşime ait kuvvet - yerdeğiştirme ilişkisi elde edilmiş ve deneysel çalışmada bulunan ile karşılaştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar ile kuramsal çalışmalar sonucunda birleşime ait genel davranış biçimi, tüketilen enerji ve rijitliklerinin kabul edilebilir düzeyde benzer oldukları görülmüştür. Bu matematiksel modele, deneysel çalışmada kullanılan kurşun ekstrüzyon sönümleyici eklenerek ikinci model elde edilmiştir. Seçilmiş bir kütle ve ivme kaydı durumu için yalın ve sönümleyici yerleştirilmiş durumlardaki tepe yatay yerdeğiştirmesi sonuçları karşılaştırılmştır. Sonuçlardan sönümleyicinin sistem yerdeğiştirmelerini yaklaşık %50 düzeyinde azalttığı gözlenmiştir., Turkey is located on an active fault zones in Anatolian Plate. Eventually, Turkey has suffered from earthquakes for ages. Severe catastrophic earthquakes have affected various areas of Turkey in past, such as Erzincan (1992), Kocaeli (1999) and Duzce (1999). So, in Turkey, modern structural designs for decrasing the earthquake related losses is needed. Especially, expected Istanbul earthquake risk increases the modern desing and retrofitting demand. During the earthquake ground motion, an amount of energy imparted to the structures. The energy disbursed by plastic deformations (cracking of concrete, yielding of steel, etc.) on the members and some frictional forces between the members. This causes cracks and major damages on the structural members and joints. Occurrence of damage on structural system is undesirable situation. Experimental studies and structural damages based on site assessment show that structural damages significantly occur on beam to column connections and this caused undesirable results such as total failure in an earthquake. There are important studies about behaviour of beam to column connections under seismic loads and results show the importance of preventing the damage concentration at the connections. The basic method to remove the damage from the connections is energy dissipating devices. The modern structural design seeks to absorb the energy through the dissipater elements and devices that are located in proper positions in the structure. Therefore, energy dissipating devices that are placed properly to the beam to column connections prevent damage concentration on connections. Energy dissipating devices are giving the chance to concentrate the energy dissipation on these devices and minimize the possible damages on structural and non-structural elements. There exists various type of energy dissipating devices, which are using different mechanisms of energy dissipation. The development of these devices realized with the researches and studies in the industrial and academic arenas. Innovative concepts of control systems based on the protection of structural and non-structural elements against dynamic loads can be considered in three main classifications. These are seismic isolation, passive control systems and active control systems. Passive control systems are also known as passive energy dissipation systems. These systems are using the principles such as frictional sliding; yielding of materials, phase transformation in metals, deformation of viscoelastic solids, fluid orificing. Also tuned mass and tuned liquid dampers are mentioned with these systems. Lead extrusion damper (LED) is one of the passive energy dissipating devices which takes the advantage of the hysteretic behavior of lead when deformed into the post-elastic range. Extrusion is a process of deformation by the way enforcing of lead to pass from a hole or narrow place. The deformations on lead are turned back to first original situation and this provides long life to lead extrusion damper. These types of devices convert the earthquake energy to kinetic and deformation energies by material behavior of the metal that is used in device. For this reason, modulus of elasticity of the material used in energy dissipating device should be smaller than the modulus of elasticity of the material that the structural system is made. Through the smaller modulus of elasticity, damages firstly occur on the passive energy devices instead of the structural system. Lead extrusion damper could be used for retrofitting of earthquake-related damaged structures as well as it can be placed in newly constructing buildings. Passive energy dissipating device that makes better of damping characteristic of structure, decreases the sizes of structural system and causes the structure to be designed with low cost. On the other hand, passive energy dissipating devices have to be applicable in size and connections details to damp the earthquake energy. In other case, it may be necessary to prefer alternative retrofitting technique. An experimental study has been initiated as a PhD study on the lead-extrusion dampers in Structural and Earthquake Engineering Laboratory of ITU. This thesis has been developed as paralel to this PhD study. This thesis includes six chapters. In the first chapter, purpose and scope of the study is presented. Also, it is given a detail literature survey about dampers. In the second chapter, testing set-up and experimental procedure is described. In the third chapter, the details and the results of the experimental study are provided. In the fourth chapher, the experimental results are compared with each other. In the following chapter, Chapter fifth, an analytical study is carried out in accordance with the experimental results. And finally, results and suggestions are given in the sixth chapter. In this M.Sc. thesis, lead extrusion damper (LED) is used diagonally in a steel beam to column connection to absorb seismic energy imparted to the joint. Displacement cycles have been used for obtaining the force-displacement relationships of the connection with and without lead extrusion damper. ATC24-1992 displacement protocol for the steel joints is adopted in experimental studies. This protocol, which was specifically developed for components of steel structures, was one of the first formal protocols developed in the U.S. for seismic performance evaluation of components using a cyclic loading history. It uses the yield deformation, δyield (δy), as the reference for increasing the amplitude of cycles. This displacement control testing procedure has been applied to the structures to compare their response with and without lead extrusion damper. There were five specimens in the experimental part of the study. The pilot test has been conducted to obtain behavior of the beam to column connections as well as to catch the problems that may occur while conducting of the other four experiments. Two of the four tests are performed with the lead extrusion damper and the remaining tests are performed without lead extrusion damper. From the results obtained, general behaviour, the amount of dissipated energy, rigidity and damping characteristics of the connections are determinated. The dissipated energy intensities have been reached by the area discretized the loops of force vs. displacement relationships. According to experimental result, the effect of the lead extrusion damper has observed starting from the first step. The maximum force at the connection with lead extrusion damper’s, is reached 50% ~ 75% more than the force without lead extrusion damper’s. Lead extrusion damper absorbes major earthquake energy and increase the rigidity of the structure. The amount of dissipated energy, rigidity and damping characteristics of the joints are evaluated. The total energy dissipated by the connection equiped with lead extrusion damper is approximately 175% greater than the total energy dissipated by the bare joint. However increments of the rigidity of the force vs. displacement cycles are varied between 39~98%. According to the results of the experimental study performed, lead extrusion damper has consumed important part of the imparted seismic energy to the joint, as well as the lateral stiffness of the joint is considerably increased. Moreover, two mathematical models of the steel beam to column connection have been produced by using a well known structural analysis program, namely SAP2000. Before the analytical works, four specimens had been taken from the steel profile. The standart tensile tests are conducted in Structural Material Laboratory of Istanbul Technical University to reach the real material characteristics. The joints with and without lead extrusion damper were analyzed in the structural analysis program. The first mathematical model represents the experimental studies that are carried out without the lead extrusion damper and the second mathematical model was prepared by adding the lead extrution damper to the existing model. A link member was assigned to represent the lead extrusion damper in the theoretical study. This link member was used in the analysis in accordance with the dimensions of test specimen. By using the mathematical model, nonlinear static analyses performed to compare the results with the experiments, namely the lateral load vs. top displacement. It is obtained a good correlation between the experimental and analytical results. It is obtained that the maximum top displacement decreased by 50% for the case of lead extrusion damper added specimen. Nonlinear time history analysis was carried out. Nonlinear time history analyses are performed for a selected mass and acceleration record and the obtained top displacement histories are compared between the specimens. KOBE 1995 Earthquake Acceleration Record was used in the analyses., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Bu çalışma betonarme endüstri tipi prefabrik yapı sistemlerinde kullanılan bir moment aktaran kolon - kiriş birleşim detayının deneysel ve kuramsal olarak incelenmesinden oluşmaktadır. Kolon kiriş birleşimi kiriş altındaki plaka kolon gusesinde bulunan plakaya kaynaklanarak, kiriş üst kısmında ise mesnet donatılarının montaj esnasında konulup yerinde betonlanarak sağlanan süreklilik ile moment aktarmaktadır. Deneysel bölümde, mevcut endüstri tipi bir prefabrike yapı örneğinden alınmış birbirine özdeş 1/2 ölçekli üç deney numunesinin, laboratuvarında tek yönlü artan yani monotonik; iki deney numunesinin ise çift yönlü değişken (çevrimsel) yatay yükler etkisindeki deneyleri yapılmıştır. Ardından numunelerde revizyonlar yapılarak birleşimin moment aktarma kapasitesinin ve deprem performansının iyileştirilmesi amacıyla birbirine özdeş 1/2 ölçekli iki deney numunesinin, laboratuvarda çevrimsel yükler etkisindeki deneyleri gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen iyileştirmelerle birleşimin yük taşıma kapasitesi, rijitlik, enerji yutma yeteneği, sünekliği, hasar düzeyi incelenmiştir.Tüm deney numunelerinin enerji yutma kapasiteleri histeritik çevrimlere ayırma yapılarak değerlendirildi. Deneysel sonuçlar numunelerin matematik modelleri DOC2B isimli yazılımla oluşturularak kuramsal açıdan da değerlendirilmiştir. Sonuç kısmında yapılan deney numunelerinin davranışları yapılan revizyonlarıda göz önünde bulundurularak analitik ve deneysel olarak değerledirildi. Revizyonlarla birlikte birleşimin her iki moment doğrultusundaki yük taşıma kapasitesinin ve sünekliğinin enerji yutma kapasitesinin arttığı gözlendi., In this study, the earthquake behavior of a precast beam-column connection has been investigated in experimental and analytical manner. In the experimental part of the work, three 1/2 scale, identical beam-column specimens have been tested in the laboratory by using monotonic loading and two1/2 scale, identical beam-column specimens have been tested by using the cycling loading. The cast-in-situ welded connection is applied at bottom face of the beams and additional re-bars and cast-in-situ concrete is introduced at the upper part of the beams. After that the specimen was revised and tested on cycling loading in the laboratory. The revisions are evaluated for ductility, energy capacities, rigidity, damages of specimens with comparisons. Energy capacities of the moment resisting beam-column connection are evaluated for all specimens with histeritic cycling. In addition that structural model was constituted with DOC2B software and the obtained analytical results are compared with the experimental results. In the final chapter, effects of the revisions which are applied on specimens are compared as experimental and analytically. Revisions made on the specimens are increased the lateral load capacities and ductility for the two moment directions which are creating compression at the slab and tension at the slab., Yüksek Lisans, M.Sc.

Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışma, yapılarda sismik etkileri ve dolayısıyla oluşacak hasarları azaltmak için kullanılan pasif sönümleyici sistemlerinden biri olan kurşun ekstrüzyon sönümleyicinin deneysel olarak incelenmesinden oluşmaktadır. İstanbul Teknik Üniversitesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı'nda üretilen sönümleyiciye çift yönlü, değişken yatay yükler uygulayarak kuvvet ? yerdeğiştirme eğrileri çizdirilmiştir. Deneylerden elde edilen veriler yazılan bilgisayar programında giriş bilgisi olarak kullanılmış ve bu sayede sönümleyicinin sönüm katsayısı, sönüm oranı, depolanan ve saklanan rijitliği gibi karakteristik özellikleri ile her bir çevrimde kurşun ekstrüzyon sönümleyici tarafından sönümlenen enerji miktarı hesaplanmıştır.Çalışmanın birinci bölümünde, kurşun ekstrüzyon sönümleyici hakkında kısa bir bilgi ile tez çalışmasının amacı ve kapsamı yer almaktadır. Giriş kısmında kurşun ekstrüzyon sönümleyicinin gelişiminden ve farklı türlerinden bahsedilmiştir. Daha sonra benzer özelliklere sahip pasif sönümleyicilerden viskoelastik sönümleyici ile karşılaştırılma yapılmıştır.İkinci bölümde aktif ve pasif sönümleyiciler hakkında bilgi verildikten sonra kurşun ekstrüzyon sönümleyici hakkında ayrıntılı bilgi verilmiştir. Kurşun ekstrüzyon sönümleyici ve diğer sönümleme sistemleri ile ilgili yapılmış olan literatür araştırması da bu kısımda yer almaktadır.Üçüncü bölümde İstanbul Teknik Üniversitesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında üretilen sönümleyiciden bahsedilmiştir. İlk olarak deneylerin nasıl yapıldığı anlatılmış daha sonra deney sonuçlarını değerlendirmek için yazılan bilgisayar programından bahsedilmiş ve bu programda kullanılan algoritmanın alındığı Constantinou ve Symans'ın ilgili yayını da yine bu kısımda yer almıştır. Bütün bunlardan sonra deney düzeneğinin tasarım sürecinden, yükleme çerçevesinin detaylarından bahsedilmiş ve üretim için gerekli detay çizimlerine yer verilmiştir. Deney düzeneğinin kurulumu, deneyler sırasında karşılaşılan zorluklar ve bunlara karşılık yapılmış olan iyileştirme çalışmalarından da yine bu bölümde bahsedilmiştir. Deneylerden elde edilen veriler yazılan bilgisayar programı ile irdelenmiş ve sönümleyicinin karakteristik özellikleri ortaya konmuşturDördüncü ve sonuncu bölümde ise yapılan bütün deney ve çalışmalardan elde edilen sonuçlar anlatılmıştır. In this M.Sc. thesis, characteristic properties of a lead extrusion damper are investigated in the experimental manner. A prestressed lead extrusion damper produced in Istanbul Technical University Structural and Earthquake Engineering Laboratory (STEELAB) has been tested by using cyclic loading at different frequencies and strokes.An experimental setup is established to fix the designed lead extrusion damper into the proper position and so that to obtain force ? displacement relationships of the device could be possible. The loading frame, which has high lateral stiffness and load carrying capacity, is installed into an existing reaction frame to transfer the resulting forces to the reinforced concrete slab. Additionally adaptor elements and out ? of ? plane stopper systems are used within this experimental study. After having established the loading frame and other elements, experimental study was started.The mathematical method used by Constantinou and Symans (1992) is adopted in this study for determining rigidity and damping characteristics of LED. A computer code has been developped for calculating rigidity and damping properties of the experiments. Once getting test results, the code reads this file as an input file and makes necessary calculations. Owing to this code, evaluation of testing results takes just a few seconds.In the first chapter of the thesis, history of lead extrusion damper and its usage at structures mentioned briefly. Secondly, two types of lead extrusion damper, bulged shaft and constricted tube are explained in detail. It is also described that what are the differences between bulged shaft and constricted tube dampers. Additionally it is discussed that why we select bulged shaft type lead extrusion damper for experiments. Moreover, the damper tests explained briefly.The experimental studies showed that the lead extrusion damper produced in STEELAB has a significant damping ratio at any frequency. As we want to compare the designed lead extrusion damper with other passive damping devices an intensive literature survey has been performed about the viscoelastic dampers which have the similar properties with lead extrusion damper. The literature survey yield that the viscoelastic dampers can reach 25% damping ratio and it can be affected by the environmental conditions while the lead extrusion damper produced and designed in STEELAB reaches about 43% damping ratio. Furthermore viscous liquid of the viscoelastic dampers may loose their viscous properties by the time but lead, the working material of the designed damper, can regain its original properties in a short time after even the temperature is around -5 ºC.In the second chapter, a detailed literature survey is presented covering previous studies on lead extrusion damper and all the other damping devices.At the starting point, it is mentioned that the seismic events like earthquakes, tsunamis or tornados apply significant energy to buildings or other structures and this energy may cause structural damages. It is predicted that these damages occur primiraly at the beam ends and so at the bottom of the columns in the classical structural engineering concept. So that the total collapse of buildings are prevented by these order of damage formation. It may be possible to absorb the seismic energy without having heavy damages by the special damping devices.Using additional damping devices or systems can be desirable for the following reasons,?Additional damping devices/systems may provide additional damping and stiffness to the structure to reduce the response.?Energy dissipation in structures can be confined by usage of the supplemental devices.?Damage to the structure can be limited by the supplemental dampers which are easier to replace than structural components and do not affect the gravity load ? resisting system, [4].Even though estimating the seismic loads is very hard, owing to developments in the computer technologies, dynamic loads affect the structure can be measured before the load effect to the structure and necessary control loads can be calculated at control computer, in the active control systems. These control loads are applied to the structure by the active load mechanisms that placed into structure.On the other hand, passive systems do not require computers and complicated algorithms. Once load affect to the structure, these devices absorb this energy by using different mechanisms. Some passive damping devices are frictional dampers and most of these devices generate rectangular hysteresis loops. Yielding steel dampers use the yield properties of miled steel for damping. When shape memory alloys loaded undergo a reversible phase transformation as they deform and therefore have ability to yield repeatedly without sustaining any permanent deformation. Viscoelastic dampers exhibit combined features of viscous liquid and elastic solid. When they deform, they return to their original shape after each cycle and dissipate a great amount of energy. Some of fluid viscous dampers operate on the principle of fluid flow through orifices, [4].Lead extrusion damper convert the mechanical energy to heat energy by the deformation of lead. It maintains damping even repetitive seismic events because of lead regain its original properties owing to three processes that related which other. They are Recover recrystallization and gain growth.Extrusion prosess come true as forcing a material through an orifice thereby altering its shape. This orifice may be in two different forms. At first, constricted tube type damper, orifice is created by a constriction from the outer cylinder. At second, the bulged shaft damper, one can creat the orifice by a bulgen on the shaft. Producing the bulge shaft damper is easier and cheaper than the producing constricted tube damper. Also the bulged shaft damper has better performance. Therefore bulged shaft type lead extrution damper has been used in this study.In reality, the working with lead is hard. When lead solidified micro voids occur due to trapped air. These voids inhibit fully fill the volume inside of damper. If there are micro voids, damper cannot work at full capacity. Some part of motion is used for compressing the voids and whiles this compressing there is no damp.In the third chapter of the thesis, production phases of the specimens, experimental setup, the details of the experimental studies and the results of the experiments are presented. The experimental studies cover frequencies 0.0167, 0.0200, 0.0222, 0.0250, 0.0333, 0.0500, 0.0667 and 0.1 Hz. The designed damper is tested for the cyclic type loading. 129

Ülkemizde, prefabrik betonarme taşıyıcı sistemler çoğunlukla endüstriyel yapılarda kullanılmaktadır. Taşıyıcı sistem genelde soket biçimindeki temellere oturtulmuş, konsol olarak çalışan kare kesitli kolonlar ile bu kolonlara mafsallı olarak bağlanmış kirişlerden oluşmaktadır. Bu tip sistemlerin deprem etkisinde her iki deprem doğrultusunda da aynı davranışı gerçekleştirmesi beklenmektedir.17 Ağustos 1999 Kocaeli depremi sonucunda, çok sayıda endüstri tipi prefabrik betonarme bina göçmüş ya da ağır hasara uğramıştır. Yerinde yapılan incelemeler sonucunda binaların başlıca göçme nedenlerinin kolon taban kesitindeki mafsallaşmalar ve kolon kiriş birleşimlerinin yeterli dönme kapasitesine sahip olamayışı olarak belirlenmiştir. Güncel çalışmalar yapının konumunun (fay hattına yakınlığının) deprem durumunda yapı davranışı üzerinde etkili olduğunu ortaya koymaktadır.Prefabrik betonarme kolon elamanlarının deprem durumdaki davranışını anlayabilmek için 30x30 cm, 40x40 cm, 50x50 cm, 60x60 cm boyutlarında ve her bir kesit boyutu için %1, %2, boyuna donatı oranlarını içeren 8 adet kolonun zaman tanım alanında lineer olmayan analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler ile prefabrik betonarme kolonların performansının artan kesit boyutu ve artan donatı oranına bağlı olarak değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Northridge bölgesinde meydana gelen kuvvetli yer hareketlerinin farklı istasyonlardan elde edilmiş 21 adet deprem ivme kaydı doğrusal olmayan dinamik hesapta kullanılmıştır. İvme kayıtları seçilirken maksimum yer ivmesi (PGA), maksimum yer hızı (PGV) ve fay hattına uzaklık gibi özellikler dikkate alınmıştır. Bu çalışma kapsamında uzak fay (FF) deprem kayıtları ele alınmıştır. Seçilen 21 uzak fay yer hareketinin her biri 0.05g -1.50g aralığında 0.05g'lik artımlar ile ölçeklendirilerek, zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler ?Artımsal Dinamik Analiz (Incremental Dynamic Analysis, IDA)? yapılmıştır. Ayrıca kesitlerin moment-eğrilik diyagramlarının oluşturulması için XTRACT programından yararlanılmıştır.Analizler sonucu moment-eğrilik ilişkileri, taban kesme kuvveti, göreli kat ötelemesi, yutulan enerji, ivme-şekildeğiştirme ilişkileri elde edilmiştir. Uzak fay depremleri etkisinde gerçekleşen farklı kesitlerdeki sonuçlar değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. In Turkey, precast concrete structural systems are commonly used in the industrial facilities because of their economy and construction speed. In general, the structural configuration consists of square-shaped cantilever columns founded in socket type foundations and with simply supported beams.After the Kocaeli Earthquake August 17, 1999, many precast concrete industrial buildings were collapsed or extensively damaged. The main reasons of the building collapse were determined as the plastic hinging at the base of the column section and the inadequate connection details in the column-beam joints. The principal reasons of the plastic hinging is insufficient lateral rigidity, strength and ductility. Recent studies have revealed that response of structures exposed to earthquake loading is affected by location of structure closeness to fault line.In order to find out the behavior of precast column elements subjected to the earthquake effects, 8 different columns which has the dimensions of 30x30 cm, 40x40 cm, 50x50 cm, 60x60 cm and longitudinal reinforcement ratios 1%, 2% have been analyzed via non-linear time-history analysis method. The aim of the performed analysis is to evaluate the performance of precast columns having increasing sectional dimensions and longitudinal reinforcement ratio. Twenty one earthquake acceleration records obtained from different stations of the strong ground motions occurred at Northridge region were used in the non-linear dynamic analyses. While choosing these ground records, peek ground acceleration (PGA), peek ground velocity (PGV) and the distance from the fault line were considered. Far fault (FF) type acceleration records were used in the anlyses. Incremental Dynamic Analysis, IDA, were performed using the acceleration records scaled between 0.05g-1.50g by the interval of 0.05g. The sectional moment-curvature relations were generated by using XTRACT.As a consequence of the analysis the moment-curvature relations, base shear forces, relative floor displacement, absorbed energy, acceleration-deformation relations are obtained. The results obtained for the far-fault type earthquakes are evealuated and interpreted. 117

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Yapı sistemlerinin malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan analizini yapan DOC3B programının yeniden yazıldığı süreçte, farklı açılardan programın doğrulamasının yapılması ve çok katlı yapı sistemlerinde yatay yük dağılımının kapasite eğrisi üzerindeki etkisinin tartışılması amaçlanmıştır. Yirmi katlı bir yapı sisteminde üç farklı yatay yük dağılımı seçilmiştir. Bunlar üçgen, dikdörtgen ve birinci moda dayanan yatay yük dağılımlarıdır. Taban kesme kuvveti, tepe yerdeğiştirmesi eğrileri, en büyük dayanıma karşı gelen yatay yerdeğiştirme ve göreli kat ötelenme biçimleri karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalarda açık olarak yatay yük dağılımının kapasite eğrisinin dayanım ve yerdeğiştirme bileşenleri üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Üçgen yatay yük dağılımı kullanıldığında, birinci mod esaslı yatay yük dağılımına daha yakın sonuçlar elde edilebilmektedir. Birden fazla titreşim modunun davranış üzerinde etkili olduğu yapı sistemlerinde, daha doğru sonuçlara ulaşabilmek için titreşim modlarına dayalı yatay yük dağılım biçimlerinin kullanımı önerilmektedir., In the process of re-organization of DOC3B computer program which performs non-linear analyses for the 3D structural systems, it is aimed to test the correctness of some parts of the program and accomplish an analytical work to evaluate the lateral load distribution effect on the capacity curve in multistorey buildings. Three different lateral load distribution functions have been selected for a 20 storey building. These are triangular type, rectangular type and first mode dependent lateral load distribution functions. Base shear vs. top displacement relation, lateral displacement and story drift patterns have been compared to evaluate the effect of lateral load distribution on capacity curve. It is observed clearly that the l ateral load distribution effects force and displacement components of the capacity curve. The triangular type lateral load distribution gives more close results to the ones obtained by using first mode dependent lateral load distribution. For the structures in which a number of vibrational modes are effective on the results, it is suggested to use lateral load distribution pattern depending on the numerous vibrational modes to reach more reasonable results., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, taşıyıcı sistemi soket biçimindeki temellere oturtulmuş, konsol olarak çalışan kare kesitli kolonlar ile bu kolonlara mafsallı olarak bağlanmış kirişlerden oluşmaktadır. Yerinde yapılan incelemeler sonucunda binaların başlıca göçme nedenlerinin kolon taban kesitindeki mafsallaşmalar olarak belirlenmiştir. Güncel çalışmalar yapının konumunun (fay hattına yakınlığının) deprem durumunda yapı davranışı üzerinde etkili olduğunu ortaya koymaktadır. Prefabrik betonarme kolon elamanlarının yakın fay depremler anındaki davranışını anlayabilmek için 30x30 cm, 40x40 cm, 50x50 cm, 60x60 cm boyutlarında ve her bir kesit boyutu için %1 ve %2, boyuna donatı oranlarını içeren 8 tip kolonun Artımsal Dinamik ve Statik İtme Doğrusal Olmayan Analizi gerçekleştirilmiştir. Tüm kolonlar için eksenel yük düzeyi %10 alınmıştır. Yapılan analizler ile prefabrik betonarme kolonların performansının artan kesit boyutu ve artan donatı oranına bağlı olarak değerlendirilmesi amaçlanmaktadır., In this study, the structural configuration consists of square-shaped cantilever columns founded in socket type foundations and with simply supported beams. Based on site investigations, main reasons of the building collapse were defined as plastic hinging at the base of columns. Recent investigations have shown that the response of structures exposed to earthquake loading is affected by location of structure closeness to fault line. To define “exact” behavior of prefabricated column elements subjected to near-fault ground motions, Incremental Dynamic Analysis and Pushover Analyses were performed using various sectional dimensions (30x30 cm, 40x40 cm, 50x50 cm, 60x60 cm) and for each cross sectional dimension, two longitudinal reinforcement ratio (1%, 2%) were studied. All columns were subjected to the axial force of 10% of the axial force capacity for the axial load level. The main purpose of the current study is to investigate the performance of RC precast columns due to increasing sectional dimensions and longitudinal reinforcement ratio., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, taşıyıcı sistemleri farklı olan üç modelin doğrusal olmayan davranışı, 2007 Deprem Yönetmeliği kapsamında açıklanan Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Hesap Yöntemi ve FEMA440 Taslak Raporunda tanımlanan performans noktası yaklaşım yöntemleriyle karşılaştırılmıştır. Yapı modelleri düşey yükler ve deprem etkileri altındaki davranışı sayısal olarak incelenmiş, 2007 Deprem Yönetmeliğinde belirtilen doğrusal olmayan analiz yöntemlerinden Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Analiz Yöntemi kullanılarak elde edilen sonuçlar diğer iki yaklaşım yöntemi ile karşılaştırılarak yönetmeliğin yeterliliği irdelenmiştir., In this study, nonlinear behaviors of three structural models that have different carrier systems are assessed comparatively by using two methods, Incremental Equivalent Earthquake Load Method as stated in the 2007 Earthquake Code and desribed method in FEMA 440 Draft Report. Three structural system models that have different carrier systems are numerically analyzed under vertical loads and earthquake loads and The results obtained using Nonlineer Analysis Method in the Time Domain as stated in the 2007 Turkish Earthquake Code are compared with another two approximation methods to examine the adequacy of Code., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2010, Bu tez çalışması kapsamında, boşluklu tuğla ile üretilmiş olan duvar numuneleri yalın ve karbon lifli polimer (CFRP) ile güçlendirilmiş halde deneysel olarak incelenmiş, yalın ve güçlendirilmiş duvarlara ait önemli bazı mekanik özellikler belirlenmiştir. Yalın ve güçlendirilmiş numunelerde basınç deneyleri delik ve deliğe dik doğrultu için ayrı ayrı yapılmıştır. Üçüncü grup deneyler ise diyagonal çekme (kayma) deneylerini kapsamaktadır. Her gruptaki numuneler; dayanım, yerdeğiştirme, şekildeğiştirme, elastisite modülü, kayma modülü ve genel hasar durumları bakımlarından birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Özdeş numunelerin davranışlarının benzerliği ve farklı değişkenleri temsil eden numunelerin davranışlarındaki farklılıklar ayrıntılı olarak değerlendirilmiştir. İki farklı CFRP güçlendirme biçiminin yalın duvar davranışında sağladığı dayanım, rijitlik ve süneklik artışları ayrıntılı olarak değerlendirilmiş ve davranıştaki iyileşmeyi ifade eden bazı oransal büyüklükler verilmiştir., Masonary wall specimens fabricated by hollow clay brick were analyzed experimentally as bare and retrofitted with carbon fiber reinforced (CFRP). Some important mechanical properties produced are given. A number of specimens in each group is retrofitted with CFRP. The axial compression tests are conducted in the two main direction s of wall specimens. Third group of specimens are used for the diagonal tension (shear) tests. The specimens in each group are compared with each other in terms of strength, displacement, strain, modulus of elasticity, modulus of shear and the damage distribution. The response similarities of the related specimens are interested as well as the differences in response of specimens representing different variables. Two different CFRP retrofitting schemes applied to the walls are assessed in terms of strength, stiffness and ductility improvements in the specimens and some parameters are obtained to represent response enhancement., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2010, Betonarme yapı sistemlerinin malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan analizi için geliştirilmiş bir bilgisayar programı, DOC2B, bazı ilave özelliklerin katılımı ile performans esaslı tasarımda kullanılmak üzere güncelleştirilmiştir. DOC2B programında plastik şekil değiştirmeler çubuklar üzerinde yayılı olarak dikkate alınmaktadır. Çubuk elemanlar üzerinde, tanımlanmış dilimlerdeki beton ve çelik şekildeğiştirme durumları artan yükler için dışarı basılmaktadır. İlave edilen bir grafik arayüz ile DOC2B programının artan yük parametreleri için üretmiş olduğu iç kuvvet diyagramları ile plastik şekildeğiştirme durumları grafik olarak izlenebilmektedir. Plastik mafsal teorisi kullanılarak ayrıntılı olarak incelenmiş olan bir betonarme çerçeve, DOC2B programı ile çözümlenerek, elde edilen kapasite eğrisi, eğilme momenti dağılımı ile plastik kesit sırası ve dağılımı karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma neticesinde, plastik mafsal teorisi ve yayılı şekildeğiştirme durumları için elde edilen sonuçların birbirlerine yeter düzeyde yakın olduğu görülmüştür. Kapasite spektrumu yönteminin uygulanması için FEMA 440’da tanımlanmış olan ve en büyük spektral ivme – spektral yerdeğiştirme çiftini (performans noktası) belirlemeye yönelik bir hesap yöntemi EXCEL tablosu olarak programlanmıştır. DOC2B programı ile hesaplanan kapasite eğrisi ve deprem istemini tanımlamaya yönelik bigiler bu programa giriş bilgisi olarak verilmektedir. Program giriş bilgilerini spektral ivme ve spektral yerdeğiştirme formuna dönüştürdükten sonra, bir ardışık yaklaşım yöntemi izleyerek performans noktasına belirlemektedir. Deprem Yönetmeliğine göre kapasite spektrumu yönteminin uygulanmasında, elastik ve inelastik yerdeğiştirmelerin eşitliği yaklaşımı ile belirlenen performans noktasının, FEMA 440 da tanımlanan yöntemlerden biri ile belirlenmesi durumunda elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu kapsamda, mevcut bir betonarme yapıdan çıkarılmış üç katlı düzlem çerçevenin farklı durumlar için DOC2B programı ile kapasite eğrisi elde edilmiş, ardında da tanımlanmış bir deprem istemi için performans noktası bulunmuştur. Seçilen değişkenler, kolon boyuna donatı oranı ve kolon kuvvetli ekseninin doğrultusu olmuştur. Farklı değişkenler için yapılan analizlerde, FEMA 440 da tanımlanan yöntem ile belirlenen Sd spektral yerdeğiştirmesinin yaklaşık olarak %10 ile %50 arasında değişen oranlarda büyük olabildiği görülmüştür., DOC2B, a computer program developed for the analysis of reinforced concrete systems regarding the material and geometric non-linearities, has been upgraded with some additional features that will enable its usage during performance-based design. In DOC2B, plastic deformations distribute on the frame members. The concrete and steel strains in the fibers of the frame members are printed out for the increasing lateral loads. The addition of a graphical interface to the program enables the graphical printing of the internal force diagrams and plastic deformation distribution throughout the system. A method defined in the content of Capacity Spectrum Method of FEMA 440 to determine the greatest spectral acceleration and spectral displacement couple (performance point) was programmed as an EXCEL table. The capacity curve determined by DOC2B and data related with the earthquake demand are provided to the program. The program converts the capacity curve and acceleration spectrum to the spactral displacement versus spectral acceleration curve and then an iterative process is used to find out the performance point. The non-linear analysis results of a reinforced concrete frame existing in the literature, which was originally analyzed by plastic hinge theory, is compared with the results of DOC2B. The capacity curve, bending moment diagrams and the distribution of plastic deformation are compared for two different solutions. The assessment showed that the results of the plastic hinge theory and the distributed plasticity conditions are sufficiently close to each other. It is aimed to compare the spectral displacements obtain from Turkish Earthquake Code in which equality of the elastic and inelastic displacement are used, and FEMA440 in the application of Capacity Spectrum Method. Within this context, the capacity curve of a three-storey frame taken from an existing 3D reinforced concrete structure was determined with DOC2B for various conditions, and then its performance point is determined for a distinct earthquake demand. The variables of the problem are column longitudinal reinforcement ratio and the orientation of column strong axis. It is observed that Sd spectral displacement determined by the method described in FEMA440 is 10 to 50% greater than the values obtained from Turkish Earthquake Code., Yüksek Lisans, M.Sc.

İTÜ İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında tamamlanmış olan ve karbon lifli polimerler (CFRP) ile dolgu duvarlı betonarme çerçevelerin güçlendirilmesini konu alan deneysel çalışmada incelenmiş bazı numuneler, bu tez kapsamında kuramsal olarak incelenmiştir.Analitik çözüm için IDARC2D yazılımı kullanılmıştır. Kolonlar ve kiriş çubuk eleman olarak modellenmiştir. Kesit moment-eğrilik ilişkilerinin belirlenmesinde XTRACT yazılımı kullanılmıştır.Tersinir tekrarlı statik yükler etkisinde incelenen numunelere ait sonuçlar, kesit davranışını tanımlayan çevrim parametrelerinin uyarlanması için kullanılmıştır. Tek çevrimli statik yüklemeler ile üç çevrimli statik yüklemeler arasında dayanım, riijitlik ve süneklik parametreleri açısından farklılıklar oluşmuştur. Kuramsal olarak belirlenen çevrimsel davranış büyüklükleri mevcut deney sonuçları ile farklı açılardan karşılaştırılmıştır.IDARC2D yazılımında mevcut olan duvar davranış modeli, CFRP ile güçlendirilmiş dolgu duvarın modellenmesinde kullanılmıştır. Statik ve dinamik yükler için elde edilen kuramsal sonuçlar mevcut deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. CFRP ile güçlendirilmiş duvarda dayanım, süneklik ve çevre betonarme elemanlarla olan sürtünmedeki artış dikkate alındığında genel sistem davranışının başarı ile elde edilebildiği görülmüştür. An analytical study consisting of the simulation of some experiments related with the retrofitting of infilled RC frames with CFRP sheets tested in Structural and Earthquake Engineering Laboratory of ITU, was conducted in the scope of this thesis.The simulation study was performed by using IDARC2D computer program. In the program, columns and beam are modeled as frame members. Moment-curvature relations were defined for the end sections of the frame members. These relations were obtained from cross-sectional analysis program of XTRACT.The results obtained from the experiments which were subjected to quasi-staic loads, were used in the calibration of sectional response parameters. There exist some differences between the parameters of strength, stiffness and ductility for one cyclic and three cyclic quasi-static loadings. The analytical responses were compared with the corresponding experimental results.The infill panel constitutive model defined in IDARC2D were used for the CFRP retrofitted infill panel with the modification of some parameters such as strength, ductility, lateral yield force and friction. The comparison of the analytical and experimental results obtained for the static and dynamic load cases shows that the response of CFRP retrofitted infilled frame can be estimated accurately with the analytical model. 121

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2010, Bu tez çalışmasında, prefabrike betonarme sistemlerde kullanılan bir moment aktaran kolon - kiriş birleşim detayı deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Düğüm noktası mevcut bir prefabrik yapıdan alınmış olup, 1/2 ölçekle küçültülerek laboratuvarda denenmiştir. İncelenen birleşim biçiminde kiriş alt sürekliliği kaynakla, üst sürekliliği ise ilave edilen mesnet donatısı ve yerinde dökülen betonla sağlanmaktadır. Deney, sabit kolon eksenel yükü için değişen kiriş uç yerdeğiştirmeleri biçiminde uygulanmıştır. İlk iki adımda, kaynaklı kiriş alt bağlantısında çekme oluşturacak yükleme yapılmıştır. Daha sonraki adımlarda ise tersinir tekrarlı yerdeğiştirme çevrimleri kullanılmıştır. Dayanım, rijitlik, süneklik, kritik kesitlerdeki dönmeler elde edilmiş ve değerlendirilmiştir. Kullanılan deney düzeneğinde oluşan mesnet reaksiyonlarının ölçülmesi için basit bir yük ölçer düzeneği geliştirilmiştir. İncelenen deney numunesi, basitleştirilmiş bir matematik model kullanılarak artan yatay yükler etkisinde kuramsal olarak da incelenmiştir. Elde edilen kuramsal ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Kiriş üst başlığında çekme olan durumda kuramsal sonuçların deneysel sonuçlara çok yakın olmasına karşın bu benzerliğin ters yönlü moment etkisinde geçerli olmadığı gözlenmiştir., In this study, a moment carrying beam-column connection detail for precast structures has been investigated in the experimental and analytical manner. The 1/2 scaled beam-column test specimen is representing a real exterior precast connection detail. The cast-in-situ welded connection is applied at bottom face of the beams and additional re-bars and cast-in-situ concrete is introduced at the upper part of the beams. The experimental study is conducted in the form of varying beam top diplacements for constant column axial force. In the first two cycles, it was used a loading protocol creating tension stresses at the welded connection of the beam. At the following steps, a reverse cyclic displacement pattern were applied to the specimen. Strength, stiffness, ductility, rotation at some critical sections were measured and evaluated. A simple load measuring system was generated to measure the support reactions of the specimen in the testing set-up. The tested specimen is also studied analytically by means of a simple mathematical model for the increasing lateral loads. The obtained experimental and analytical results compared with each other. Although the results obtained for the moment direction which is creating tension at the upper face of the beam, are very close to each other, this similarity does not exist for the opposite moment direction., Yüksek Lisans, M.Sc.

Bu çalışmada dolgu duvarları lifli polimerler ile sargılanmış betonarme çerçevelerin yatay yükler etkisindeki deprem davranışı deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Bu amaçla ülkemizdeki betonarme yapı özelliklerini yansıtacak şekilde üretilen, 22 adet 1/3 ölçekli tek katlı ve tek açıklıklı yalın, dolgu duvarlı ve güçlendirilmiş dolgu duvarlı betonarme çerçeve numuneleri statik ve benzeşik dinamik deney teknikleri kullanılarak laboratuarda denenmiştir. Betonarme taşıyıcı sistemlerde bulunan boşluklu dolgu duvarlar karbon lifli polimerler (CFRP) ile uygun biçimde güçlendirildiklerinde dayanım, rijitik ve enerji tüketim kapasitesindeki artışla yapısal elemanlara dönüşmektedir. İlk aşamada 6 adet statik deney yapılarak en uygun CFRP uygulama biçimleri belirlenmiştir. İkinci aşamada 16 adet nunumune üzerinde statik ve benzeşik dinamik deney yapılmıştır. Statik deneylerde iki farklı yatay yük protokolü kullanılmıştır. Benzeşik dinamik deneyler ise iki farklı atalet kütlesi durumu için gerçekleştirilmiştir. Yalın ve güçlendirilmiş dolgu duvarlı çerçevelerin davranışları hem yaygın olarak kullanılan statik karakterli yükler hemde yeni geliştirilen benzeşik dinamik deney tekniği ile dinamik karakterli yükler etkisinde deneysel olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar rijitlik, dayanım, süneklik, enerji tüketme kapasitesi, yapısal sönüm ve hasar birikimleri açısından değerlendirilmiştir. Deney numunelerinin performans değerlendirmeleri FEMA 356 ya göre yapılmıştır. Yalın ve güçlendirilmiş dolgu duvarlı çerçevelerde gerçekleşen yapısal sönüm deneysel olarak belirlenmiş ve süneklik ile ilişkisi bir ifadeye dönüştürülmüştür. Çalışmanın kuramsal bölümünde, CFRP ile güçlendirilmiş dolgu duvarların kuramsal modeli için bir öneri yapılmıştır. Gerçekleştirilen deneysel çalışmalara dayalı olarak güçlendirilmiş durum için belirlenen duvar davranış modeli ve yapısal sönüm özellikleri, deprem güvenliği yetersiz bir betonarme yapının dolgu duvarlarının CFRP ile sargılanarak güçlendirmesi örneğinde kullanılmıştır. Önerilen güçlendirme tekniği yapı sisteminin performansını iyileştirmiştir. The earthquake behavior of RC frames with fiber polymer confined infill walls were investigated experimentally and theoritically. 22 pcs 1/3-scaled RC frames were built, which reflects the properties of buildings existing in Turkey tested statically (QS) and pseudo dynamically (PsD) as infilled and retrofitted frames in the Laboratory. By integrating the infills to RC frame with CFRP sheets, the frame turns to a load bearing structural system with increased stiffness, strength and energy dissipation capacity. In this content, 6 static tests were performed in advance to determine the most appropriate retrofitting scheme. In the second phase, 16 specimen were tested statically and pseudo-dynamically. In QS tests two different type of loadings were applied. The PsD tests were performed under two simulated low and high inertial masses. The earthquake behavior of bare, infilled and retrofitted infilled frames have been investigated by QS tests and newly developped PsD test methods. The test results were evaluated interms of stiffness, strength, energy dissipation capacity, structural damping, ductility and damage. The performances of the specimens are compared with FEMA 356 performance levels. The actualized damping, for infilled and retrofitted infilled frames is obtained experimentally and it?s relation with the ductility is turned to an equation. In the theoritical phase, a model was proposed for retrofitted infilled frames. The model is based on test results and damping properties are used in the evaluation of earthquake performance of the valnurable building retrofitted as proposed in this study. Applying the proposed retrofitting technique, has increased the structural performance. 312

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2009, Bu tez çalışması kapsamında 8 adet 1/3 ölçekli bölme duvarlı betonarme çerçeve inşa edilmiştir. Bu numunelerden, dört tanesi tersinir tekrarlı statik yükler, 4 tanesi de yapay ivme kayıtları etkisinde benzeşik dinamik deney tekniği kullanılarak incelenmiştir. Her bir set içinde bir adet yalın, bir adet bölme duvarlı, bir adet X tipi karbon lifli polimer (CFRP) ile güçlendirilmiş ve bir adet de payandalı X tipi CFRP ile güçlendirilmiş numune yer almaktadır. İki farklı deney yöntemi ile elde edilen numune davranışlarının birbiri ile karşılaştırılmasının yanında, daha önceki dönemde aynı laboratuvarda gerçekleştirilen bir tez çalışmasında [1] elde edilen küçük atalet kuvvetleri etkisindeki özdeş numune davranışları da karşılaştırmaya dahil edilmiştir. Her set içinde yer alan numunelerin, deney süresince kaydedilen dayanım, yatay rijitlik, şekildeğiştirme, kritik kesitlerdeki dönme ve eğrilikler ile genel hasar durumları birbirleri ile karşılaştırılarak, uygulanan güçlendirme tekniklerinin etkinliği tartışılmıştır. Tüm numuneler için, statik yükleme etkisinde elde edilen dayanım ve yerdeğiştirme kapasitelerinin, benzeşik dinamik deneylerde elde edilenlere göre, güç tükenmesinin gerçekleştiği PGA düzeyine kadar yakın olduğu gözlenmiştir. Gerçekleştirilen statik ve benzeşik dinamik deneyler, X Kuşaklı ve K+X Kuşaklı güçlendirilmiş numunelerinin yalın ve bölme duvarlı numuneye göre dayanım, yatay rijitlik, yığışımlı çevrimsel enerji kapasitesi ve hasar birikimi açısından önemli üstünlükleri olduğunu ortaya koymuştur. X Kuşaklı ve K+X Kuşaklı güçlendirilmiş numuneler göreli olarak daha büyük PGA düzeylerindeki deprem ivmelerini taşıyabilmektedir., In the content of this study, 1/3 scaled infilled RC frames have been constructed and tested in the Structural and Earthquake Engineering Laboratuary of ITU. The four of the specimens were tested by using quasi-static test method and the other four specimens were tested by using pseudo-dynamic test method. Each test group consist of one bare frame, one infilled frame, one X type retrofitted and one K+X type retrofitted test specimens. Besides comparing the test results of two different test technique, the behaviours of the previously tested specimens in the same laboratuary, [1] in which smaller inertia forces were implemented, are also used for comparasion. The efficiencies of the advised retrofitting techniques have been disscussed and compared with each other by using the test results namely lateral load bearing capacity, lateral stiffness, strain and moment-rotation relations and general damage situations. The strength and displacement capacities obtained from the quasi-static tests are close enought to the ones obtained from pseudo-dynamic tests except for the higher PGA levels. The performed quasi-static and pesudo-dynamic test results conclude that the X type retrofitted and K+X type retrofitted test specimens have important advantages in lateral stiffness, lateral load bearing capacity, energy dissipation capacity and damage propogations when compared with the bare and infilled frames. The X type and K+X type retrofitted test specimens are able to bear higher PGA levels relatively depending on the pseudodynamic tests., Yüksek Lisans, M.Sc.

Duvarların püskürtme beton ile güçlendirilmesi yöntemi, ülkemizde hasarlı veya hasarsız yığma binaların güçlendirilmesi amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı bu yöntemi kullanarak; ülkemizdeki betonarme yapılara yönelik uygun, etkili, uygulanabilir ve ekonomik bir güçlendirme yöntemi önermektir. Bu çalışmada; püskürtme beton ile güçlendirme yönteminin betonarme çerçevenin yatay yük taşıma, enerji yutma ve rijitlik özelliklerine olan etkisinin anlaşılması ve sistemin göçme şeklinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Ülkemizdeki binaların çoğunluğunu temsil eden, beton dayanımı ve süneklik düzeyi düşük yaklaşık ½ ölçekle küçültülerek boyutları ve kesit özellikleri belirlenmiş olan betonarme çerçeve içerisine klasik tuğla duvar yerine ıslak karışımlı püskürtme beton ile oluşturulmuş duvar yerleştirilmiştir. Oluşturulmuş olan bu duvar; dış çerçevenin kiriş ve temeline ve kolon, kiriş ve temeline olmak üzere iki farklı şekilde kayma kamaları vasıtasıyla birleştirilerek, duvar ve çerçevenin birlikte çalışması sağlanmıştır. Püskürtme beton ile oluşturulan duvarın sistem davranışına katkısı, deneysel çalışma ile araştırılmıştır, deney sonuçları kuramsal çalışmalar ile açıklanmaya çalışılmıştır. Tek katlı, tek açıklıklı olarak üretilmiş olan bu numune, kolonlar üzerine etki eden sabit normal kuvvetler ve çevrimsel yatay yükler altında denenmiştir. Islak karışımlı püskürtme beton duvar kullanımının, sistemin depreme karşı güçlendirilmesindeki katkılarının incelenmesi amacıyla içerisinde duvar bulunmayan betonarme bir çerçevede de denenmiş ve elde edilen deney sonuçları birbiriyle karşılaştırılmıştır. Retrofitting structures with shotcrete is commonly used for damaged and undamaged masonry structures in Turkey. The aim of this study is to adapt this retrofitting technique for finding out fast, cheap and adequate retrofitting technique for reinforced concrete structures. To understand the effect of this retrofitting technique, experimental research was conducted. Panels made from wet-mixed shotcrete in lieu of a traditional masonry are used to form an infill wall within a low ductile reinforced concrete frame. The frames were chosen to represent weak column/strong beam type structures that were very common in Turkey especially for the buildings constructed before the current earthquake code. The experimental work is composed of strengthening of four undamaged and two damaged frames. Nearly ½ scale one story, one bay specimens were tested under constant vertical loads acting on the columns and lateral reversed cycling loads. The walls are connected to the frame in two ways. It is either connected only to the beam and the foundation through shear studs used at two edges of the infill wall or the infill wall is connected to the columns as well to create strong bond between wall and reinforced concrete members of the frames. They are connected by lapping the infill reinforcement to the anchorage placed in frame members. To understand the effect of retrofitting technique, the results of the infill wall experiments were compared with a bare frame?s. The experimental results were explained by analytical models as well. 228

Benzeşik dinamik deney tekniği, yapı sistemlerinin veya yapısal elemanların deprem davranışının belirlenmesi amacıyla geliştirilmiş bir yöntemdir. İncelenen yapı, ayrıklaştırılarak tekil kütleli sisteme dönüştürülmüştür. Deney numunesinden ölçülen reaksiyon kuvvetleri ve öngörülen atalet ve sönüm özelliklerine bağlı olarak, her adımda numuneye etkitilecek yerdeğiştirme miktarı hesaplanıp hidrolik verenler ile tatbik edilir. Bu işlem dinamik yük fonksiyonu (deprem ivme kaydı) tamamlanana kadar devam eder. Yükün adım adım statik olarak veriliyor olması nedeniyle, numunedeki hasar oluşum ve dağılımının ayrıntılı olarak incelenmesi mümkün olmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında yapılan deneysel çalışmalarda, 1/3 ölçekli 8 adet bölme duvarlı betonarme çerçeve inşa edilmiştir. Bunlardan 4 tanesi gerçek ivme kayıtlarının benzeşik dinamik deney tekniği kullanılması ile incelenmiş, diğer dört tanesi ise tersinir statik yükler etkisinde incelenmiştir. Bu yüklemeler sonucunda elde edilen deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Pseudo dynamic testing method (online testing) is a technique that simulates earthquake behavior of structures or any particular structural component. This method consists of experimental and numerical analysis procedures where the test specimen is assumed as a spring-mass discrete system. Based on the measured restoring force characteristics of the structure and the prescribed inertial and damping characteristics, the displacement response in each time step during testing is computed and imposed on the specimen using hydraulic dynamic actuators. Eight 1/3 scaled infilled reinforced concrete frames have been built and investigated in the scope of this thesis. Four of them were tested under the effect of real earthquake acceleration records using by pseudo dynamic testing method and the other specimens were tested using by quasi-static testing method. In addition to this, the obtained results of this loading types were compared. 175

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008, Bu çalışmada, ilgili yönetmelik koşullarına göre boyutlandırılmış bir betonarme düzlem çerçeve ile mevcut az katlı betonarme yapı stoğunu belirli ölçüde temsil eden bir düzlem çerçevenin deprem performanslarının belirlenmesi için, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 2007’de tanımlanan doğrusal yöntemlerden Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi, doğrusal olmayan yöntemlerinden Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi uygulanmış ve her üç yöntemle elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, 2007 Türk Deprem Yönetmeliği’nde önerilen bu üç yöntem ile belirlenen kesit hasar bölgeleri, göz önüne alınan taşıyıcı sistem modellerinde, belirli oranda birbirine yakın sonuçlar verdiği saptanmıştır., In this study, linear equivalent seismic load, non-linear pushover and non-linear time history evaluation methods proposed by the 2007 Turkish Seismic Code are used to determine the earthquake performance of a two storey reinforced concrete frame which is proportioned by the code according to the related conditions and a six storey reinforced concrete frame which represent the existing low-rise reinforced concrete buildings in Turkey. The results achieved by three methods for two different examples have been compared and interpreted. The numerical results obtained by this study indicate that the all three methods proposed by the 2007 Turkish Seismic Code exhibit similar results especially in terms of cross-sectional damage levels for all considered structural models., Yüksek Lisans, M.Sc.

Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, benzeşik dinamik deney (pseudo dynamic test) tekniği detaylı olarak incelenmiş ve geliştirilen bir algoritmanın doğruluğu deneysel ve analitik olarak irdelenmiştir. Bu konuda oluşturulan algoritmayla, benzeşik dinamik deneyi gerçekleştirmek, deney öncesinde simülasyonunu yapmak için MATLAB ortamında bir yazılım geliştirilmiştir. Laboratuvar koşullarında uygulanabilecek numune boyut ve detayları bu simülasyon programı yardımıyla elde edilmiştir. Kontrol numunesi olarak kullanılanan çelik konsol elemanının IDARC2D programı ile farklı deprem ivme kayıtları etkisindeki analizleri yapılmış ve elastik analiz sonuçları benzeşik dinamik deney sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.Birinci bölümde, tez çalışmasının konusu, genel amacı ve kapsamı anlatılmıştır.İkinci bölümde, yapısal elemanların davranışını belirlemeye yönelik deneysel yöntemler kısaca gözden geçirilmiş ve benzeşik dinamik deney tekniği yöntemi detaylı olarak anlatılarak; diğer yöntemlere göre olan avantajları ortaya konmuştur. Bu yöntemin kullanılmaya başlanmasından günümüze kadarki süreçte literatürde yer almış önemli çalışmalar ile yöntemin güvenilirliğini etkileyen hata analizi çalışmaları anlatılmıştır. Ayrıca, bu deney yönteminde önemli yeri olan integrasyon teknikleri de bu bölümde anlatılmıştır.Üçüncü bölümde geliştirilen benzeşik dinamik deney algoritması ve yazılımı anlatılmıştır. Algoritma içinde önemli bir işlevi olan sonlu farklar integrasyon yöntemi de bu bölümde anlatılmıştır. Oluşturulan iki yazılımdan PSD_see.m istenilen ivme kayıt etkisinde sistemin davranışının simülasyonunu yapmak üzere geliştirilmiştir. PSD_run.m yazılımının algoritması genel olarak PSD_see.m yazılımıyla aynı olmakla birlikte, eş zamanlı olarak deneyin gerçekleştirilmesini sağlayan kontrol komutlarını da içermektedir.Dördüncü bölümde ise; genel olarak çelik konsol kolon sistemi üzerinde harmonik formdaki ivme kaydı ve gerçek ivme kaydı etkisinde geliştirilen deneysel ve analitik hesap anlatılmıştır ve karşılaştırmaları yapılmıştır.Beşinci ve son bölümde, karşılaştırma sonuçlarına bağlı olarak genel sonuç ve değerlendirme yapılmıştır. The study which is presented as Ms.S. Thesis is aimed to understand the pseudo-dynamic test technique in details. The study consists of theoretical and experimental parts. Detailed literature survey about the test technique and the integration method of the dynamic equlibrium equation which is the most critical componant of the technique has been made and presented.The method consists of two main parts. Dynamic equilibriun equation is kept and solved in the test computer. The next step?s target displacement value is commanded to the servovalve by the controller. The structural load response which corresponds to lateral stiffness matix is measured by the load cell mounted on the body of the actuator.A computer program to perform the pseudo dynamic test method for single degree of freedom systems (SDOF) has been created in MATLAB. There exists virtual and executable versions of the program.To perform correctness and sensitivity analyse of the produced computer program, a steel cantilever column was used in the laboratory tests. To simplfy the comparision, only elastic response of the steel column was taken into consideration. Not only the simple harmonic accelaration records but also the real earthquake records were used in analytical and experimental works. The ?exact solution? of the elastic column subjected to different accelaration records were obtained from the software of IDARC2D which is very well known computer program for elastic and inelastic analyses of plane frames.In the first chapter; aim and content of the study are presented generally.In the second chapter, the existing experimental methods which are used to determine the response of structural elements, are presented briefly. Pseudo-dynamic test technique has been explained extensively and the advantages over the other techniques are listed. The literatural survey about the technique and studies on the error analysis that is effective on the accuracy of the method are presented for the period from the past to the present. The alternative integration techniques which are crutial in pseudo-dynamic test method are also explained.In the third chapter, the use of central difference method as a solution technique for the differantial equation of motion is explained extensively. The developped computer program to perform pseudo-dynamic test in the laboratory is presented. The two related softwares, namely PSD_see.m and PSD_run.m are explained in details.In the fourth chapter, the analytical and experimental results of an elastic steel cantilever column subjected to harmonic and real acceleration records are compared and made some interpretaions.In the fifth chapter, the obtained general results are presented. 78

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008, Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan trapez formlu sac elemanlar kullanılarak oluşturulmuş, benzer sac kalınlığı ve döşeme yüksekliğine sahip 6 adet 4100 mm açıklıklı basit kiriş kompozit döşeme numunesi düşey yükler etkisinde denenmiştir. Her bir numune için, başta ilk çatlama yükü-ilk çatlama yerdeğiştirmesi, ilk akma yükü-ilk akma yerdeğiştirmesi, en büyük yük-en büyük yerdeğiştirme, aderans kaybı değerleri olmak üzere çok sayıda önemli veri elde edilmiştir. Teorik çalışmada M_KAPA.EXE isimli bilgisayar yazılımında, beton ile sac arasındaki aderans kaybı hesaba dahil edilerek moment-eğrilik bağıntıları elde edilmiştir. Moment-eğrilik ilişkileri DOC2B.EXE yazılımına giriş bilgisi olarak verilerek, deneysel olarak incelenen sistemlere ait yük-yerdeğiştirme eğrileri elde edilmiştir. Ulaşılan teorik ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır., This thesis consists of experimental and theoretical studies on composite slabs, which have same steel sheet thickness and slab height. The 1/1 scaled six specimens were tested as simply supported beam. For each specimen; the initial crack load, the initial crack displacement, yield load, yield displacement, ultimate load, ultimate displacement and slip between concrete and steel layers are measured. Analytical studies are performed using the existing computer programs, called M-KAPA.EXE and DOC2B.EXE. Mathematical models for steel and concrete are prepared using the results of the performed material tests. Also depending on the experimental experience, some coefficients are suggested for the slip between concrete and steel layers. The prepared models are used in M-KAPA.EXE program to generate the sectional moment-curvature relations. The calculated moment-curvature relations and the other types of data about the specimens are entered to the computer program of DOC2B.EXE to generate load-displacement relations., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008, Bu çalışmada, yüksek şekildeğiştirme ve dayanım (Akma Dayanımı≈540 MPa) özelliklerine sahip çeliklerinin betonarme kesitte donatı olarak kullanım durumu deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Deneysel bölümde; yüksek dayanım ve süneklik özelliklerine sahip olan ve “YSDOÇ” isimli betonarme çeliği kullanılarak üretilen betonarme elemanların, monotonik düşey yükler ve tersinir tekrarlı yatay yükler etkisindeki davranışı BÇIII betonarme çeliği ile üretilmiş elemanlar ile karşılaştırılmıştır. Üretilen betonarme elemanlarda dayanım ve süneklik özellikleri ile birlikte, deprem performansı açısından önemli olan enerji tüketim kapasitesi de irdelenmiştir. Kuramsal çalışmalarda ise betonarme tekil elemanların kesit ve sistem davranışı YSDOÇ ve BÇIII çeliği kullanımı halinde, farklı durumlar için incelenmiştir. Sonuç olarak; kirişler için aynı boyuna donatı oranında YSDOÇ çeliği kullanımı durumunda, BÇIII çeliği kullanım durumuna göre dayanım ve tokluğun arttığı, betonarme kolonlarda ise yaklaşık %20 oranında daha büyük moment ve yatay yük taşıma kapasitesine ulaşıldığı görülmüştür., In this study, use of a type of steel as reinforcement in reinforced concrete members which features high deformability capacity and high yielding strength(≈540 MPa), is analyzed experimentally and analytically. Experimental program of this study covers the experiments of reinforced concrete members which are tested under monotonical and reversed cyclic loads. These members were produced by two types of steels, one of the reinforcement steel which was used in the production of the members is named “YSDOC” with high strength and deformability capacity, the other is BCIII steel generally used in building industry of Turkey. The aim of the experimental program was especially analyzing stiffness, ductility and earthquake performance characteristics of the members. Analytical studies contain section analyses for reinforced concrete members with YSDOC and BCIII steel. Beams reinforced with “YSDOC” exhibited more strength and toughness, in comparison with the ones produced with BCIII steel and reinforced concrete columns reinforced with “YSDOC” steel reached bigger moment and lateral load carrying capacities in comparison with the ones which are reinforced with BCIII., Yüksek Lisans, M.Sc.