Deprem etkisindeki kalın plakalrın Mindlin teorisi kullanılarak parametrik olarak incelenmesi
Parametric analysis of thick plates subjected to earthquake excitations by using Mindlin?s theory
Yazar: YAPRAK ITIR ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. YUSUF AYVAZ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Deprem = Earthquake

Özet:
Bu çalışmanın amacı farklı mesnet koşullarına, kenar oranlarına (b/a) vekalınlık/kenar (t/a) oranlarına sahip deprem etkisindeki dikdörtgen kalın plakları Mindlinplak teorisini kullanarak incelemek ve bu parametrelerin bu plakların lineer davranışlarınaetkilerini belirlemektir. Bu inceleme için mekana göre integrasyonda sonlu elemanlaryönteminin, zamana göre integrasyonda ise Newmark-ß yönteminin kullanıldığı ve C++programlama dilinde kodlanan bir bilgisayar programı hazırlanmış ve incelemeler buprogram yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Problemin sonlu elemanlar yöntemine göreformülasyonunda literatürde yaygın olarak kullanılan 4 ve 8 düğüm noktalı dörtgenelemanlara ilave olarak dördüncü dereceden şekil fonksiyonuna sahip 17 düğüm noktalıdörtgen eleman da dikkate alınmıştır. Bu çalışmada ayrıca yukarıda belirtilenparametrelere bağlı olarak düzgün yayılı yükün etkisindeki plakların incelenmesi degerçekleştirilmekte ve bu elemanlar için kayma kilitlenmesi problemi irdelenmektedir.Sonuç olarak, 4 düğüm noktalı elemanda birçok durumda kayma kilitlenmesininmeydana geldiği, 8 düğüm noktalı elemanda bazı durumlarda oluşan kayma kilitlenmesinineleman ağının sıklaştırılması suretiyle giderilebileceği, 17 düğüm noktalı elemanda isehiçbir mekanizmanın oluşmadığı belirlenmiştir. Ayrıca 17 düğüm noktalı elemanın hemdüzgün yayılı yükün etkisindeki hem de deprem etkisindeki kalın plakların analizinde,hiçbir mekanizma oluşmadığından, güvenle kullanılabileceği, bu elemanın kullanımınıneleman sayısını yaklaşık olarak yarıya indirgeyeceği ve deprem etkisindeki dikdörtgenkalın plakların davranışında, genellikle, t/a oranının etkisinin b/a oranının etkisinden dahafazla olduğu sonucuna varılmıştır.Anahtar Kelimeler: Deprem, Kalın Plak, Mindlin Teorisi, Sonlu Elemanlar Yöntemi,Yüksek Dereceli Şekil Fonksiyonu, Parametrik İnceleme, KaymaKilitlenmesi

Abstract:
The purpose of this paper is to analyze the thick plates using Mindlin?s theory and todetermine the effects of the different thickness/span ratio, aspect ratio and boundaryconditions on the linear responses of rectangular thick plates subjected to earthquakeexcitations. A computer program is coded in C++ to analyze the plates. In the program,finite element method is used for spatial integration and Newmark-ß method is used fortime integration. In the analysis, in addition to 4- and 8-noded quadrilateral finite elementswidely used, a 17-noded quadrilateral finite element which has the fourth order shapefunction is also considered. In this study, the plates subjected to uniformly distributedloads is also analyzed by using the parameters mentioned above and shear-locking problemfor these three different finite elements are also examined.It is concluded that shear-locking problem occurs in many cases if 4-noded finiteelement is used in the analysis, and that shear-locking problem occurred in several cases if8-noded element is used can be omitted by using finer mesh, and that 17-noded finiteelement does not have any mechanisms. It is also concluded that 17-noded quadrilateralfinite element can be effectively used in the analysis of plates subjected to uniformlydistributed loads or earthquake excitations without any mechanisms, and that the use ofthis element can approximately reduce the mesh size to the half of those of the others, andthat the effect of the thickness/span ratio on the earthquake behavior of the rectangularthick plates is generally larger than that of the aspect ratio.Keywords: Earthquake, Thick Plates, Mindlin?s Theory, Finite Element Method, FourthOrder Shape Function, Parametric Analysis, Shear-Locking