Çelik yapı sistemlerinde ters v çaprazlı bağlantılarda kullanılabilecek metalik sönümleyici geliştirilmesi ve etkinliğinin araştırılması
Development of metallic dissipater to be used in the chevron brace connections in steel building systems and investigation of its effectiveness
Yazar: SÜLEYMAN İSTEMİHAN COŞĞUN
Danışman: PROF. DR. METİN HÜSEM
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Enerji sönümleme = Energy damping ; Yüksek çelik yapılar = High steel structures

Özet:
Bu tez kapsamında, depremin yapılar üzerindeki yıkıcı etkilerini azaltmak amacıyla pasif
kontrol sistemler sınıfına dâhil olan yüksek sünekliğe ve enerji tüketim kapasitesine sahip modüler
yapıda metalik sönümleyiciler önerilmiş, söz konusu sönümleyici tasarımlarının etkinliklerinin
araştırılması amacıyla deneysel ve sayısal çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Söz konusu sönümleyici
elemanlar, literatürdeki kaynaklı ve yekpare üretilen sönümleyici tasarımlardan farklı olarak, tüm
parçaları takıp çıkarılabilir, gerek görülmesi durumunda, sönümleyici elemanlardaki ana
elemanların tasarımlarında herhangi bir değişiklik yapmadan yapının süneklik-rijitlik talebine
uygun olarak azaltılıp-artırılmasına imkân sağlayan, farklı dayanım ve süneklik talebine sahip
yapı sistemlerine kolay bir şekilde adapte edilebilen modüler yapıya sahiptir. Önerilen
sönümleyici tasarımı ile hem sönümleyiciyi oluşturan parçaların üretilebilirliği hem de yapıya ait
çerçeve sisteme montajı daha kolay bir hale gelmektedir. Bu tez kapsamında, gerekli ön
boyutlandırmalar yapıldıktan sonra, kum saati şekilli dairesel enkesitli (KSDE) çelik çubuklardan
oluşan sönümleyiciler, konik şekilli dairesel enkesitli (KDE) çelik çubuklardan oluşan
sönümleyiciler, sadece çelik plakalardan (ÇP) oluşan sönümleyiciler üretilmiştir. Ayrıca, KSDE
ve ÇP'lerin birlikte kullanıldığı iki bileşenli enerji sönümleyici (İBES) ve düşey yerdeğiştirmeler
nedeniyle KSDE ve ÇP'lerin birlikte kullanıldığı enerji sönümleyicide çelik çubukların erkenden
burkulmasını önlemek amacıyla yerinde döküm poliüretan elastomer dolgu kullanılarak üç
bileşenli enerji sönümleyici (ÜBES) de üretilmiştir. Üretilen sönümleyici elemanları üzerinde
deneysel ve sayısal çalışmalar gerçekleştirmiştir. Sayısal çalışmalarda ABAQUS ticari yazılımı
kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, tasarımların yüksek süneklik ve enerji tüketimi
kapasitelerine sahip olmalarının yanında söz konusu tasarımların yüksek sönüm oranlarına sahip
olduğu görülmüştür. Özellikle ÜBES deney elemanının yaklaşık olarak % 48 sönüm oranı ile en
yüksek sönüm oranına sahip sönümleyici elemandır. Tez kapsamında yapılan çalışmalar
neticesinde, geliştirilen sönümleyicilerin yapı sistemlerinde sönümleyici elaman olarak
kullanılabileceği ortaya konulmuştur.

Abstract:
In this thesis, in order to reduce the destructive effects of earthquakes on buildings, metallic
dissipaters with modular structures, high ductility and energy dissipation capacities, which are
considered as passive control systems, were proposed and experimental and numerical studies
were carried out in order to investigate the effectiveness of these dissipater designs. Unlike the
welded and monolithic designs of the damping elements in the literature, all parts of the damping
elements of the dissipater proposed in this thesis can be assembled-disassembled, and if necessary,
the strength and ductility of the structure can be increased or decreased in accordance with the
ductility-stiffness demand without making any changes in the design of the main elements of the
dissipaters. The energy dissipater proposed in this thesis has a modular structure that can easily be
adapted to the building systems. With this specific dissipater design, the parts that form the
dissipater can be reproduced and the frame of the structure becomes easier to assemble. In this
study, after the necessary pre-sizing process, dissipaters consisting of hourglass shaped circular
cross-section (HSCC) steel bars, conical shaped circular cross section (CSCC) steel bars and
consisting only of steel plates (SP) were produced. In addition, a two-component energy dissipater
(TCED) was produced by using HSCC and SPs together. In addition, a three-component energy
dissipater (TRCED) was produced using an on-site casting polyurethane elastomer filler to
prevent the buckling of the steel rods in the TCED. Experimental and numerical studies were
carried out on the dissipater test elements. ABAQUS commercial software was used in the
numerical studies. The results showed that the designs had high ductility and energy dissipation
capacities as well as high damping ratios. In particular, TRCED had the highest damping ratio
among the test elements with 48 %. As a result of the studies carried out within the scope of this
thesis, it was determined that the developed dissipaters can be used as dissipater elements in
buildings.