Geometrik plan şekilleri ve karmaşık formların diagrid sistemli binaların doğrusal olmayan davranışına etkisi
Influence of geometrical plan shapes and complex forms on the nonlinear behavior of diagrid system buildings
Yazar: EMRAH METİN
Danışman: DOÇ. SEPANTA NAİMİ
İstanbul Aydın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son yıllarda, yüksek katlı binalarda yapı performansının optimizasyonu ve estetik kaygıların getirisi olan karmaşık formlar ve birbirine dik olmayan cephelerin yaygın kullanımı görülmektedir. Yüksek katlı binalardaki yapısal sistemlerin seçiminde diagrid sistemler; yapısındaki üçgen mozaiğin doğasından gelen yapısal verimliliği, karmaşık formların tasarımına uygun modülerliği ve diğer geleneksel sistemlere göre avantajlarıyla öne çıkmaktadır. Dünya üzerinde önemli örnekleri görülse de sismik tasarım kodlarında diagrid yapılar ile alakalı özel sismik değerlendirmeler bulunmamaktadır. Bu durum, yapısal tasarımında hangi tamamlayıcı tasarım kriterinin seçileceği gibi belirsizliklere sebep olmaktadır.
Bu çalışmada diagrid yapıların ön tasarımı, yapısal analizi ve tasarım kriterleri gibi konulara detaylı şekilde değinilmiştir. Çelik diagrid binalardaki sismik performansa farklı eğilme açıları, geometrik plan şekilleri ve iç diagrid yapısal çekirdek varlığının etkileri üzerine bir araştırma yürütülmüştür. Bu amaçla oluşturulan 36 katlı 6 diagrid bina modeli üzerinde doğrusal olmayan statik ve dinamik analizler gerçekleştirilmiştir. Analizlerde kullanılan parametrik yapısal modeller, karmaşık yapı formlarının tasarımına uygun algoritmaya dayalı bir prosedür izlenerek oluşturulmuştur. Analiz sonuçlarının karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi ile çeşitli çıkarımlar sunulmuştur.
Dairesel planlı diagrid model, kare plan şekline sahip geleneksel modele kıyasla deprem hareketleri altında daha düzensiz deformasyon dağılımı göstermektedir. Ancak, dairesel planlı geleneksel modelin sahip olduğu daha düşük kesme gecikme etkisi yanal kuvvetlere karşı daha verimli dayanım sağlar. 
Benimsenen tasarım kriterlerinin, bu çalışmada oluşturulan modellerin tasarımına uygun olduğu söylenebilir. Diagrid yapı formlarının, belirli bir eğimle oluşturulması veya eğim açısının arttırılmasıyla; yanal yük direnç kapasitesi artmaktadır. Çift katmanlı diagrid bina modelleri, rijitlik ve dayanım taleplerinin karşılanması açısından geleneksel modellere kıyasla daha verimlidir. İç ve dış diagrid çerçeve arasındaki yanal rijitlik direnci kaydırılabilir. Böylece, iç diagrid çekirdeğin yanal yük direncine katkısı ile verimlilik arttırılabilmektedir.
Anahtar Kelimeler: Diagrid Yapısal Sistemler, Doğrusal Olmayan Davranış, Parametrik Modelleme, Sismik Performans

Abstract:
In recent years, there has been occur widespread use of complex forms and non-perpendicular facades in high-rise buildings, which are the result of optimization of building performance and aesthetic concerns. In the selection of structural systems in high-rise buildings, diagrid systems become prominent with their structural efficiency by nature of the triangular mosaic in their structure, their modularity suitable for the design of complex forms, and their advantages according to other traditional systems. Although there are important examples in the world, there are no particular seismic evaluations related to diagrid structures in seismic design codes. This situation causes uncertainties such as which complementary design criteria will be selected in the structural design.
In present study, topics such as preliminary design, structural analysis and design criteria of diagrid structures are mentioned in detail. A research was conducted on the effects of different tilt angles, geometric plan shapes and the existing of internal diagrid structural core on seismic performance of steel diagrid buildings. For this purpose, nonlinear static and dynamic analyses were performed on the 36-story 6 diagrid building model. Parametric structural models used in the analyses were created by following an algorithm-based procedure suitable for the design of complex building forms. Several inferences are presented by the comparative evaluation of the analysis results.
The circular diagrid model indicates more irregular deformation distribution under earthquake motions compared to the conventional model with a square plan shape. However, the lower shear delay effect of the conventional model with circular plan provides more efficient strength to lateral forces. 
The design criteria adopted are suitable for the design of the models created in this study. If we create diagrid building forms with a certain tilt or increase the angle of tilt, the lateral load resistance capacity increases. Double layer diagrid building models are more efficient in terms of satisfying stiffness and strength demands compared to conventional models. The lateral stiffness resistance between the internal and external diagrid frame can be shifted. Thus, efficiency can be increased by the contribution of the internal diagrid core to the lateral load resistance.
Keywords: Diagrid Structural Systems, Nonlinear Behaviour, Parametric Modelling, Seismic Performance