Betonarme yapıların sismik davranışlarının sarsma tablasında deneysel olarak incelenmesi ve analitik olarak modellenmesi
Experimental investigation on seismic behaviours of RC structures using shaking table and analytical modeling of the structures
Yazar: FURKAN BİRDAL
Danışman: PROF. DR. FATİH ALTUN ; PROF. DR. AHMED KAMİL TANRIKULU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Analitik modelleme = Analytical modelling ; Betonarme yapılar = Reinforced concrete structures ; Dinamik davranış = Dynamic behavior ; Dinamik özellikler = Dynamic properties ; Rayleigh sönümü = Rayleigh fading ; Sarsma tablası = Shaking table ; Titreşim frekansı = Vibrational frequency ; Transfer fonksiyonları = Transfer functions

Özet:
Yapı sistemlerinin tasarımında dinamik esaslı analiz yaklaşımlarının kullanımı oldukça sınırlıdır. Çünkü dinamik etki altında analiz sonuçları birçok parametreye bağlı olarak değişebilmektedir. Özellikle betonarme yapı sistemlerinde, modelleme ve çözüm aşaması oldukça karmaşık hale gelebilmektedir. Ayrıca şartnamelerde, betonarme yapıların dinamik etki altında analizine ilişkin yeterli bilgi bulunmamaktadır. Buna karşın dinamik esaslı analiz yöntemleri ile gerçek davranışa en yakın yapısal analizler gerçekleştirilebilmektedir. Ancak, betonarme yapıların dinamik etki altında güvenle analiz edilebilmeleri için, davranışı en iyi yansıtan model detaylarının belirlenmesi ve bu detaylara bağlı oluşturulan analiz modellerinin dinamik deneyler ile doğrulanması gerekmektedir.

Deprem mühendisliğinde, betonarme yapı sistemlerinin dinamik etki altında tasarımı kadar mevcut yapı sistemlerinin dinamik karakteristiklerinin belirlenmesi de güncel bir konudur. Çünkü yapıların dinamik karakteristiklerinin tespiti yapısal değerlendirme açısından önem arz etmektedir. Ayrıca, dinamik karakteristikler, yapının gerçek davranışa en yakın analiz modelinin oluşturulabilmesi için önemli parametrelerdir.

Bu tez çalışması kapsamında, birinci aşamada, betonarme yapıların dinamik etki altında analizinde, tasarımcı mühendisler tarafından da kullanılabilecek, model detayları, çözüm metotları ve model kontrol yöntemlerini içeren detaylı bir prosedür önerilmesi amacıyla deneysel ve analitik çalışmalar yapılmıştır. Bu amaç doğrultusunda 1/3 ölçekli eksenel yüklü betonarme bir kolon elemanı ile 1/3 ölçekli tek katlı ve 1/4 ölçekli iki katlı betonarme yapı numunelerine farklı dinamik etkiler uygulanarak, sarsma tablası deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel deplasman değerleri ve ivme ölçümleri kullanılarak farklı yaklaşımlarla deney numunelerinin dinamik karakteristikleri belirlenmiştir. Bu karakteristikler ve deneysel ölçümler referans alınarak analiz modellerinin kalibrasyonu yapılmış ve bu modeller üzerinde farklı parametrelerin etkisi incelenmiştir. 
Çalışmanın ikinci aşamasında doğrulanmış analiz modelleri kullanılarak, mevcut yapıların dinamik karakteristiklerinin pratik olarak tespiti için transfer fonksiyonu ve ivme tepki faktörü ilişkisini esas alan pratik bir yaklaşım önerilmiştir. Önerilen bu yaklaşımın doğruluğu sarsma tablası deney sonuçları ile desteklenmiştir. Ayrıca tez kapsamında, sarsma tablası deneylerinde kullanılan numune ölçeklendirme teorileri ve verilerin filtrelenmesi konularına ilişkin detaylara yer verilmiş, bu tip deneylerde dikkate edilmesi gereken hususlar vurgulanmıştır.

Abstract:
In designing structural systems, using of dynamic based analysis approaches is highly limited, because dynamic analysis results may change due to various parameters. Especially in RC(reinforced concrete) structural systems, the phases of modelling and solution may become extremely complicated. Besides, there is not enough information on the analysis of RC structures under dynamic effect in codes and standards. However, structural analyses that are closest to real behavior may be done by using dynamic based analysis methods. Yet, in order to reliably analyze RC structures under dynamic effect, it is necessary to determine model details which best represent the behavior and to verify the analysis models created on the basis of these details through dynamic experiments.

For earthquake engineering, determining the dynamic characteristics of the existing structural systems is a current issue as well as designing RC structural systems under dynamic effect since determination of dynamic characteristics of structural systems is of great importance for structural evaluation. Moreover, dynamic characteristics are significant parameters in creating an analysis model that is closest to real behavior. 

Within the context of this dissertation study, experimental and analytic studies were conducted in the first step in order to suggest an elaborate procedure which includes the details of the analysis models, solution methods, and model controlling approaches which can also be used by designing engineers in analyzing RC structures under dynamic effect. For this aim, shaking table experiments were done by applying different dynamic effects on 1/3 scaled cantilever RC column with axial load, 1/3 scaled single storey and 1/4 scaled two storey 3D structural test specimens. Employing experimental displacement values and acceleration measurements, dynamic characteristics of the test specimens were established through various approaches. Taking these characteristics and experimental measurements as a reference, the analysis models were calibrated and the effects of different parameters on these models were examined. 
In the second step of the study, by use of verified analysis models, a practical approach is suggested which is based on the expressions of transfer function and acceleration response factor to determine the dynamic characteristics of existing structures. The accuracy of this suggested approach is verified by the results of shaking table experiments. Furthermore, in the dissertation, details are included concerning the scaling theories of test specimens used in shaking table experiments and the data filtering. Also, points to be taken into consideration in shaking table experiments are emphasized.