Investigation of stiffness on the response of high modulus columns nder lateral loading conditions
Yanal yükleme koşullarinda yüksek elastisite modülüne sahip sütunlarin tepkisindeki rijitliğin incelenmesi
Yazar: ABDULHADI NAFEA MHMOOD MHMOOD
Danışman: DOÇ. DR. PELİN ÖZENER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yüksek rijitlik modülüne sahip kolonlar , binalar, köprüler ve diğer altyapı yapıları gibi çeşitli yapıların desteklenmesi ve stabilitesinin sağlanması için sıklıkla kullanılmaktadır. Bu kolonlar, yüksek düzeyde rijitlik ve mukavemete sahip oldukları için düşey yüklerin yanı sıra yanal yükler altında da iyi bir performans sergilemektedirler.  Bu araştırmada, farklı rijitliğe sahip kolonların davranışı üzerinde, zemin ve kolonlar arasındaki rijitlik oranının (r) etkisini belirlemek için sonlu elemanlar programı (PLAXIS3D) kullanılarak sayısal analizler yapılmıştır. Kolonların davranışını modellemek için elastik doğrusal bir yapı modeli ve gömülü plak elemanlar kullanılmıştır. Kumun davranışını modellemek için pekleşme özellikli bir zemin modeli kullanılmıştır. Sayısal model literatürdeki Wang ve diğerleri (2022) tarafından yapılan bir arazi çalışması ile doğrulanmıştır. Yapıla doğrulama amaçlı sayısal analizlerin sonucunda, arazi sonuçları ile sayısal analiz sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. Çalışmanın ikinci aşamasında, farklı rijitlikteki kolonların (çelik kazıklar, beton kolonlar ve düşük elastikiyet modülüne sahip kolonlar) yanal yükleme koşulları altında yanal deplasman, kesme kuvvetleri ve eğilme moment momenti davranışları belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar, kolonların rijitlik oranı arttıkça yanal deplamanlarının azaldığını göstermiştir.  Ayrıca, kolonların çaplarının artmasının eğilme momentini azalttığı, kesme kuvvetleri ve burulma momentine karşı kapasitesinin arttığını göstermiştir.

Abstract:
Different modulus columns are often used to provide support and stability for various structures, including buildings, bridges, and other types of infrastructure. These columns are well known for their high stiffness and strength, making them a good option for resisting lateral loads. In this research study, the finite element program (PLAXIS3D) was used to determine the influence of the stiffness ratio (r), between the soil and the columns, on the response of different types of columns. Embedded beam elements were used to simulate the columns. The constitutive model for the columns is linear elastic. A hardening soil model was used to simulate the behavior of the sand. First, the model was validated based on a study from the literature Wang et al. (2022). A very good match was found between the outcomes of the program and the results of the study. After that, the lateral displacement, the shear forces, and the bending moment of different columns (i.e., steel piles, concrete columns, and low-modulus of columns) were calculated based on 36 different analyses. The results showed that the lateral deflection decreased as the stiffness ratio increased. Furthermore, it was found that increasing the diameter of the column had a positive influence on the behavior of the column, the lateral deflection was decreased while the shear and the bending moment was increased.