Metasezgisel algoritmalarla optimize edilmiş çiftli ayarlı kütle sönümleyicileri ile yapıların kontrolü
Control of structures with double tuned mass dampers optimized with metaheuristic algorithms
Yazar: IBRAHIMA KALIL CAMARA
Danışman: PROF. DR. SİNAN MELİH NİGDELİ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son yıllarda kentsel alanlarda büyük binalar, uzun açıklıklı köprüler ve kamu binalarının inşası bir öncelik haline gelmiştir. Bu yapılar, şiddetli rüzgarlar ve depremler gibi dinamik doğal kuvvetlerin yanı sıra köprülerdeki araçlardan veya bazı binalardaki, özellikle de endüstriyel binalardaki makinelerden kaynaklanan titreşimler gibi dinamik insan yapımı kuvvetlere de maruz kalmaktadır. Bu yapılar, uzman mühendisler tarafından bu kuvvetlerle başa çıkacak şekilde uygun şekilde hesaplanmadığında, çok büyük can kayıpları ve maddi hasarlar meydana gelmektedir. Günümüzde yapı mühendislerinin en önemli kaygılarından biri, bu dinamik dış kuvvetlere karşı koyabilecek altyapılar inşa etmektir. Bu sorunu daha etkili bir şekilde çözmek için, binaların bu kuvvetlere karşı koymasını sağlayacak yeni teknikler icat edilmiştir. Bu tekniklerden biri, şiddetli rüzgarlar veya depremler gibi titreşim kuvvetlerinin etkisi altında yapının yer değiştirmesini azaltmayı amaçlayan ayarlanabilir kütle damperlerinin kullanılmasıdır. Bu damperlerin etkinliği büyük ölçüde kütle, rijitlik ve sönümleme gibi fiziksel özelliklerinin değerlerine bağlıdır.
Bu tezde, tek kütle ayarlı pasif sönümleyici ve çift kütle ayarlı sönümleyicinin etkisi, rüzgâr ve depremin eşzamanlı etkisi altında 92 metrelik betonarme bir bina yapısı üzerinde analiz edilmiştir. Rüzgârın etkisi Eurocode 1-4 standardı kullanılarak hesaplanmış, daha sonra binanın her katına etki eden rüzgâr kuvvetini belirlemek için SAP 2000'de analiz edilmiş ve deprem verilerini temsil etmek için EL CENTRO 1940 verileri kullanılmıştır. TMD ve DTMD'nin fiziksel özelliklerinin optimum değerlerini belirlemek için metasezgisel bir algoritma olan Jaya algoritması kullanılarak bir Matlab kodu yazılmıştır. Herhangi bir kontrol sistemi olmadan rüzgâr ve depremin eş zamanlı etkisi altındaki binanın tepkileri, yapının en üst katına yerleştirilen bir TMD ve DTMD ile aynı dış kuvvetlere maruz kalan yapının tepkisi ile karşılaştırılmıştır.
TMD'siz binanın tepkileri, TMD veya DTMD'li binanın tepkilerinden daha olumsuzdur. Yer değiştirmeyi azaltmada çift kütleli pasif sönümleyicilerin kullanılması, tek bir ayarlanabilir kütleli sönümleyicinin kullanılmasından daha etkili olmuştur.

Abstract:
In recent years, the construction of large buildings, long-span bridges, and public buildings has become a priority in urban areas. These structures are exposed to dynamic natural forces such as strong winds and earthquakes, as well as dynamic man-made forces like vibrations from vehicles on bridges or machinery in certain buildings, especially industrial ones. If expert engineers do not appropriately design these structures to withstand these forces, significant loss of life and property damage can occur. One of the primary concerns of structural engineers today is to construct infrastructures capable of withstanding these dynamic external forces. To address this issue more effectively, new techniques have been developed to enhance the resilience of buildings against these forces. One such method involves using tuned mass dampers (TMDs), which aim to reduce the displacement of the structure under the influence of vibrational forces such as strong winds or earthquakes. The effectiveness of these dampers largely depends on the values of their physical properties, such as mass, stiffness, and damping. 
In this thesis, the effects of a single mass-tuned passive damper and a double mass-tuned damper are analyzed on a 92-meter-high reinforced concrete building structure under the simultaneous impact of wind and earthquake. The wind effects were calculated using the Eurocode 1-4 standard, and the wind forces acting on each floor of the building were then analyzed using SAP 2000. 1940 EL CENTRO earthquake data were used to represent seismic effects. A Matlab code was written using the Jaya algorithm, a metaheuristic algorithm, to determine the optimal values of the TMD and DTMD properties. The responses of the building without any control system under the simultaneous impact of wind and earthquake were compared with the responses of the structure with a TMD and DTMD placed on the top floor under the same external forces.
The responses of the building without a TMD were more adverse than those of the building with either a TMD or a DTMD. Using double mass-tuned passive dampers was more effective in reducing displacement than using a single-tuned mass damper.