Üçlü sarkaç izolatörlerle sismik olarak izole edilen çelik konstrüksiyon binaların optimum tasarımı
Optimum design of seismic isolated steel construction buildings with triple friction pendulum bearings
Yazar: REFİK BURAK TAYMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM AYDOĞDU
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Düzlemsel çerçeve = Planer frame ; SAP2000 = SAP2000 ; Sismik taban yalıtımı = Seismic base isolation ; Uzay çerçeve sistemleri = Space frame systems ; Yapı optimizasyonu = Structural optimization

Özet:
Sismik izolasyonun yapıların periyodunu artırdığı ve kat ötelemelerini düşürdüğü gerçeğini göz önünde bulundurarak, yapıların deprem dayanımı üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Fakat yapıların güvenli sınırlar içerisinde kalacak şekilde belirli deformasyonlara izin verilmesi kaydıyla izole binaların sabit tabanlı binalardan daha hafif tasarımlara sahip olabileceği ve böylece yapının tasarım maliyetini de düşürebileceği araştırılmalıdır. Bu çalışmanın amacı sismik izole ve sabit tabanlı yapıların optimum ağırlık tasarımlarını yapmak ve sonuçların karşılaştırılmasıyla sismik izolasyonun yapı ağırlığına etkisini gözlemlemektir. Araştırma için, 4 adet 2D çelik çerçeve ve 4 adet 3D uzay çelik çerçeve modeli tasarlanmıştır. Her bir çerçeve modeli hem sismik izole olarak hem de sabit tabanlı olarak ele alınmıştır. Sismik izolasyon için sürtünme bazlı izolatör aygıtlarından olan üçlü sürtünmeli sarkaç izolatör mesnetler kullanılmıştır. Optimum tasarımlar için yapay arı kolonisi, karga arama ve Archimedes optimizasyon algoritmalarına dayalı olarak bir optimizasyon programı geliştirilmiştir. Sınırlayıcı fonksiyonları katlar arası ötelenme, en üst kat ötelemesi, mukavemet ve geometrik sınırlayıcılardır ve bu sınırlayıcılar için LRFD-AISC yönetmeliğine uyulmuştur. Yürütülen optimizasyon analizleri sonucunda sismik izolasyonun yapıların ağırlığını önemli oranda azalttığı görülmüştür.

Abstract:
Considering the fact that seismic isolation increases the period of the structures and decreases the floor drifts, it is known that it has a great effect on the earthquake resistance of the structures. However, it should be investigated that isolated buildings can have lighter designs than fixed-base buildings, and thus reduce the design cost of the structure, provided that certain deformations are allowed so that the structures remain within safe limits. The aim of this study is to make optimum weight designs of seismic isolated and fixed base structures and to observe the effect of seismic isolation on the weight of the structure by comparing the results. For the research, 4 2D steel frames and 4 3D space steel frame models were designed. Each frame model is considered both seismically isolated and fixed base. For seismic isolation, triple friction pendulum isolator bearings, which are friction-based isolator devices, are used. An optimization program has been developed based on artificial bee colony, crow search and Archimedes optimization algorithms for optimum designs. Limiter functions are inter-storey drift, top story offset, strength and geometric constraints and LRFD-AISC regulation has been complied with for these constraints. As a result of the optimization analyses carried out, it was observed that seismic isolation significantly reduced the weight of the structures.