Patlamaların mühendislik yapılarının davranışlarına etkisi
Blasting effects on the response of engineering structures
Yazar: AHMET TUĞRUL TOY
Danışman: PROF. DR. BARIŞ SEVİM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: ANSYS = ANSYS ; Hava şoku = Air blast ; Patlama = Explosion ; Yüksek mertebeli sonlu elemanlar = Higher order finite elements

Özet:
Mühendislik alanında yapıların (bina, köprü, istinat duvarı, baraj vb.) statik hesaplamaların projelendirmesi ile başlayan süreç, şantiye uygulamaları ile devam etmektedir. Bu hesaplamalarda standart olarak; ölü yük, hareketli yük, deprem yükü ve rüzgâr yükü olarak tanımlanmakta ve hesaplamalar bu doğrultuda yapılmaktadır. Ancak son yıllarda patlama yükünün de yapıları etkileyen önemli bir yük olduğu hatta mühendislik yapılarına hasar vererek yıktığı bir gerçektir. Bu patlama yükü karşımıza; gerek terör saldırısı, gerekse binalardaki doğalgaz patlamasıyla ile ortaya çıkmaktadır. Patlama yükünü, yapıların tasarımı aşamasında hesaplara dâhil edilmesi ilave ekonomik maliyet ortaya çıkarsa da, mühendislik yapıları, çoğu zaman bu yüke karşı hazırlıksız olduğundan hasarların ortaya çıkması kaçınılmazdır.
Patlama yükünün araştırmasına yönelik; yüz yıl kadar önce çalışmalar başlamıştır, bu çalışmalar; deneysel uygulamalara dayanmaktadır. Bu çalışmalarından, günümüzde kabul gören çalışmalara kadar, patlama yükünün kati davranışı modeli ortaya konulamamıştır. Bunun sebebi; basınç değerlerinin çok yüksek olması, iyi bir davranış modelinin olmaması, ani basınçtan dolayı oluşan kırılmalar olarak gösterilebilir. Patlama süresi ise; yapı içinde gerçekleştiği durumlarda 3 milisaniye mertebesinden, açık hava patlamalarında 100 milisaniye'ye çıkabilmektedir.
Bu tez çalışmasında; patlama etkisi ve oluşturduğu yükün, çeşitli mühendislik yapıları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda; patlama yükü çözümü yapabilen bilgisayar yazılımı kullanılmış olup, yazılımdan alınan veriler ile ampirik ifadeler karşılaştırılırmıştır. Ayrıca; ABD Savunma Bakanlığı tarafından yayımlanan UFC 3-340-02 standartları doğrultusunda, patlama yükü parametreleri hesaplanarak, yapının davranışı irdelenmiştir. Bu tez, patlama yükünün, mühendislik yapıları üzerindeki etkisi ile mühendislik yapılarının ve taşıyıcı sistem elemanlarının, patlama yüküne nasıl tepki verdiği ayrıca, patlayıcı kütlesi ile patlayıcının yapıya olan mesafesinde meydana gelen değişmelerin patlama yükünü ve yapıda oluşturduğu etki araştırılmıştır. Yapıların tasarımı esnasında, patlama yükü verilerinin hesaba dâhil edilmesi, proje maliyetine ilave etki getireceği tartışmasız bir gerçektir. Ancak bazı kritik öneme sahip yapıların; hastane, askeri, kamu vb. projelendirme aşamasında patlama yükünün dâhil edilmesinin gerekli olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
The design of static calculation process of the engineering structures (such as; buildings, bridges, retaining walls, dams etc.) proceeds with the construction area works. The calculations generally involves; dead load, live load, earthquake load and wind load; the analysis are made through these definitions. However, in recent years boast load has become an important parameter which affects structures adversely, yet more inflicts high damages on the structural members moreover it may pull down the building. The bloat load occurs itself with a terror attack, also occurs with the explosion of natural gas in the buildings. However, including the blast load parameters in the design phase of the project brings additional cost; engineering structures are damaged inevitably due to be caught unprepared to explosion. 
Researchers have studied the principles of blast load for about a hundred year. Those researches are proposed as empirical equations, which are all based on experimental studies. All studies, from the first ones to the newest studies, which are well accepted, no failure behaviour model has been proposed yet. The reason of that is, can be explained as; overpressures may develop, cracked structural members due to sudden and overpressure. Indoor explosions occurs in around 3 milliseconds while outdoor explosions, duration occurs around 100 milliseconds. 
In this study, blast load and its effects on the engineering structures are studied. Within this scope, a software named ANSYS AUTODYN software has been used in order to compare the results of mathematical proposal equations and software results. Moreover, the studies of UFC 3-340-02, which was published by USA Ministry of Defense which accepted as standards in blast engineering, has been also calculated and examined. In this thesis; blast load and its effects on engineering structures, the response of the structural members and examining of the explosion effect due to the change of the charge weight amount and the distance between the building and the explosive material. However, including the blast parameters in the design process, increases the cost of the project, it is examined that to consider the blast load parameters of the design of important structures (such as; public buildings, hospitals, military buildings) is necessary.