Farklı yöntemler ile ayarlanmış kütle sönümleyicileri ile yapıların kontrolü
Control of structures with mass dampers tuned by differentmethods
Yazar: POUYA MOHAMMADI KHOJASTEH PAREH
Danışman: PROF. DR. GEBRAİL BEKDAŞ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Aktif kütle sönümlendirici = Active mass damper ; Dinamik yükler = Dynamic loads ; Yapısal denetim = Structural control

Özet:
Yapılar tasarlanırken kullanılan yöntemlerin temelinde genellikle can güvenliği ve yapının amacına uygun ve istenilen nitelikte kullanılabilirliği yer alır. Bir yapının kullanım süresi boyunca birden fazla kez karşılaşmayacağı ve yapının ağır hasarlar alması, toptan göçmesi ve can kaybına neden olan kuvvetli dinamik etkilerle ilişkisi ile can güvenliği seviyesi ilişkilidir. Kullanılabilirlik durumuna da bakacak olursak, yapının birkaç kez karşılaşabileceği orta kuvvetli dinamik etkilerle ilişkilidir. Hizmet yükleri için, yapı kullanılabilirliğinin ötesine geçmemeli, aynı zamanda yapının iletmiş olduğu titreşimler yaşam konforunu ve yapı malzeme konforu limitlerini aşmamalıdır.

Can güvenliği, yapı elemanları dayanımının kuvvetli dinamik etkilerin talebinden daha fazla olması ile sağlanır. Öncelikle yapı gereken kapasiteyi sağlayacak şekilde boyutlandırılır. Sonrasında ise doğrusal davranış, rijitlik özellikleri gibi sınır değerlerin zorlamaları kontrol edilir. Bu yaklaşım, yapısal elemanların dayanım gereksinimine göre tasarlandığından beri kuvvet odaklı tasarımı temel almıştır.

Günümüzde birçok deprem yönetmeliğinin temelini kuvvet esaslı tasarım oluşturmaktadır. Bununla birlikte, son zamanlarda bu yaklaşımın verimliliğinin sınırlandığı gelişmeler görülmektedir. İlk olarak, uzun açıklıklı ve eğilimin yüksek olduğu yapılar gibi daha esnek yapılara yönelmesi ile daha büyük yer değiştirmeler meydana gelmektedir. İkinci olarak, nükleer tesisler ve uzay platformları gibi stratejik yapıların geleneksel yapılara kıyasla yer değiştirme sınırının az olmasıdır. Üçüncü olarak, malzeme ve mühendislik alanındaki gelişmeler ile yapı malzemelerinin mukavemetinde ciddi bir artış olmaktadır; ancak aynı oranda elastisite modülleri artmamaktadır. Bundan dolayı yeni malzemeler ile yapılan yapılarda şiddetli yükler karşısında istenmeyen hareketler ile karşılaşılmaktadır. Dördüncü olarak, son depremlerden kazanılan tecrübelere göre, elastik olmayan yer değiştirmelerin getirdiği hasarların elastik yer değiştirmelerin getirdiği hasarlardan çok daha fazla olmasıdır. Bu durumlar göz önünde bulundurulduğunda geleneksel tasarıma yaklaşımın azaldığı; yapıların dinamik yükler karşısındaki yanıtının enerji yutucu ve sönümleyici cihazlarla kontrol edilmesi durumu ortaya çıkmıştır. Hareket esaslı bu tasarım, alternatif bir tasarım olgusudur. Bu yaklaşımın asıl amacına bakacak olursak; yer değiştirme ve ivmeli hareketler gibi durumları kısıtlamaktır.

Bu tez çalışmasında deprem etkilerinin azaltılması için ayarlı kütle sönümleyicilerinin kullanılması gerçek boyutlu bir çerçeve üzerinde denenmiştir. Modellenen yapıda kullanılan ayarlı kütle sönümleyicilerinin optimum değerleri klasik ve yapay zekâ denklemleri ile elde edilmiş ve karşılaştırılmıştır.

Abstract:
The basis of the methods used while designing the buildings is generally the safety of life and the usability of the building in accordance with its purpose and in the desired quality. The level of life safety is related to the relationship that a structure will not encounter more than once during its lifetime, and that the structure receives heavy damage, collapses and is associated with strong dynamic effects that cause loss of life. If we also look at the usability situation, it is associated with moderately strong dynamic effects that the structure may encounter several times. For service loads, the structure should not go beyond its usability, and at the same time, the vibrations transmitted by the structure should not exceed the living comfort and building material comfort limits.

Life safety is ensured by the strength of building elements being higher than the demand of strong dynamic effects. First, the structure is sized to provide the required bearing capacity. Afterwards, the strains of limit values such as linear behavior and stiffness properties are checked. This approach is based on force-oriented design since structural members are designed according to the strength requirement.

Today, force-based design is the basis of many earthquake codes. However, there have been recent developments that limit the efficiency of this approach. First, greater displacements occur with increasing orientation to more flexible structures, such as long span structures and high slope structures. Second, strategic structures such as nuclear facilities and space platforms have less displacement than conventional structures. Thirdly, with the developments in the field of materials and engineering, there is a serious increase in the strength of the building material; however, the modulus of elasticity does not increase at the same rate. For this reason, undesirable movements are encountered in the face of heavy loads in structures made with new materials. Fourth, according to the experience gained from recent earthquakes, the damage caused by inelastic displacements is much greater than the damage caused by elastic displacements. Considering these situations, the approach to traditional design has decreased; It has emerged that the response of structures to dynamic loads is controlled by energy absorbing and absorbing devices. This motion-based design is an alternative design phenomenon. If we look at the main purpose of this approach; is to limit conditions such as displacement and accelerated movements.

In this study, the use of tuned mass dampers to reduce earthquake effects has been tested on a full-size frame. The optimum design values of the tuned mass dampers used in the modeled structure were obtained and compared with the classical and artificial intelligence equations.