Plan düzensizliğinin yapıların deprem davranışına etkisinin yapay zekâ sistemleri ile optimizasyonu ve modellenmesi
Optimization and modeling of the effect of plan irregularity on seismic behavior of buildings with artificial intelligence systems
Yazar: ZAKIA SADAT
Danışman: PROF. DR. ABDUSSAMET ARSLAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı, planda düzensiz olan betonarme binaların statik ve dinamik yükler etkisi altındaki performansı açısından optimum tasarımı elde etmektir. Betonarme düzensiz yapılar için her kat düzenindeki kütle merkezi ile rijitlik merkezleri arasında oluşan dışmerkezliği otomatik olarak minimuma indirmesi ve böylece burulma düzensizliği en aza getirilmesi amacıyla girişimlerde bulunulmuştur. Betonarme yapılarda burulma düzensizliği genellikle plan geometrisinin simetrik olmayan yapısından veya düşey elemanların rijitlik dağılımından kaynaklanır. Yapısal optimizasyon teknikleri, her kat düzeninde kütle merkezi ile rijitlik merkezi arasındaki dışmerkezliği ortadan kaldırmak için malzemeleri yapı boyunca verimli bir şekilde dağıtarak bu problemi çözer. Bu çalışmada farklı ayrık matematiksel yapı modellerine örnek olarak tek katlı iki boyutlu binalar ve 3 boyutlu çok katlı binalar kullanılmıştır. Ayrıca düzensiz yapıların sismik performansı üzerindeki deprem açı etkisinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla rijit davranışı gösteren tek katlı çerçeve taşıyıcı sistem bina, 0'dan başlayarak 15'ar derece artımla 90 dereceye kadar 7 farklı deprem doğrultusuna göre analiz edilmiştir. Uygulanan boyutlandırma optimizasyonu ile sonuçların önemli ölçüde değiştiği açıkça görülmektedir. Yapının analizinde, taşıyıcı sistem 3 boyutlu olarak modellenmesinde ETABS® paket programı kullanılmıştır. MATLAB® programı kullanılarak Genetik Algoritma Yöntemi ile betonarme yapılarda boyutlandırma optimizasyon uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar, optimize edilmiş 8 katlı model binada yapılan deneysel sonuçlarla desteklenmiş ve performansı 15 derecelik bir artışla değerleri 0 ila 180 derece arasında değişen on üç yönde yatay yükler ile değerlendirilmiştir.

Abstract:
The purpose of this study is to obtain the optimum design of reinforced concrete buildings with plan irregularity in terms of their performance under static and dynamic loads. Attempts have been made to develop an automatic optimal eccentricity between the mass centre and the rigidity centre of each storey layout and thus minimizing the effect of torsion on the irregular RC structure. Torsional irregularity in reinforced concrete structures is usually caused by the unsymmetrical form of the plan geometry or the stiffness distribution of the vertical elements. Structural optimization methods solve this problem by efficiently distributing materials throughout the structure to eliminate the eccentricity between the centre of mass and the centre of rigidity in each floor layout. Different discrete mathematical models of structures such as 2D single-story and 3D multi-story buildings were used for this study. Furthermore, evaluation of the earthquake incidence angle influence on the seismic performance of irregular buildings is aimed. For this purpose, a single-story shear building is analysed revise this for oriented along with seven different earthquake angles, ranging from 0 to 90 degrees with 15 degrees increment. ETABS® program is used for analysis and design of the structural 3D model. The sizing optimization problem has been formulated and implemented utilizing MATLAB® by application of Genetic Algorithm method. The studies have been supported by experimental results carried out in 8 storey model optimized building, and the performance is evaluated through horizontal loads in thirteen directions ranging from 0 to 180 degrees in 15-degree increments.