Prefabrike betonarme kolonlardan düz yüzeyli yuvalı temellere aktarılan yüklemenin sonlu elemanlar yöntemi ile doğrusal olmayan analizi
Nonlinear finite analysis of loading transfered from reinforced precast concrete columns to smooth interfaced socket bases
Yazar: BURAK UYAROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: ANSYS = ANSYS ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
90'lı yılların başından itibaren, ülkemizin sanayi sektöründe yaşanan büyümeye bağlı olarak ilave üretim alanlarına ihtiyaç duyulmuş, buna paralel olarak da fabrika binası inşaatlarında artış yaşanmıştır. Sanayi yapıları, taşıyıcı sistemleri bakımından incelendiğinde çelik ve prefabrike betonarme sistemlerin kullanıldığı görülmektedir. Prefabrike betonarme bina maliyetinin çelik binalara göre daha düşük olması, yatırımcıları prefabrike betonarme yapılara yöneltmektedir. Prefabrike yapı elemanları çoğunlukla depremde zarar görmeyecek kadar yüksek dayanımlı olmalarına karşın birleşim bölgelerindeki zayıflıklar, bu yapıların depremde beklenmedik hasarlar görmesine neden olmaktadır. Bu konu ile ilgili geçmişte yapılan çalışmalar incelendiğinde, yapı elemanlarının birbirleri ile olan bağlantılarıyla ilgili çok sayıda deneysel ve analitik çalışma bulunmasına karşın yuvalı kolon ? temel bağlantısının incelendiği çalışma yok denecek kadar azdır. Bu çalışma kapsamında, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak, çok sayıda bilgisayar modeli oluşturulması ve kolon ile soket duvarı arasındaki gerilme transfer mekanizmasının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda akademik alanda sıklıkla kullanılan ANSYS yazılımı kullanılmıştır. Öncelikle, Canha ve arkadaşları (2004) tarafından yürütülen, yuvalı temel kolon bağlantısının yatay ve düşey yükler altındaki davranışının incelendiği deneysel çalışmanın sonlu eleman modeli oluşturulmuş ve elde edilen sonuçlar, deney sonuçları ile karşılaştırılmış, oluşturulan sonlu eleman modelinin gerçeğe uygunluğu belirlenmiştir. Uygun analiz parametrelerinin tespitinden sonra, uygulamada sıklıkla kullanılan 400, 450, 500, 550 ve 600mm boyutlarındaki kare kesitli kolonlara ait yuva boyutları baz alınarak oluşturulan modellerin analizleri yapılmıştır. Modellere etkiyen yatay ve düşey yüklerin belirlenmesinde DBYYHY2007 ve TS498 hükümleri uygulanmıştır. Sonuç olarak; analizi yapılan 5 farklı boyuttaki modelin orta kesitindeki gerilme dağılımı incelenmiş, gerilmenin yuvanın alt ve üst ucunda, yaklaşık yuva derinliğinin yarısı yüksekliğinde bir bölgede ve üçgen biçiminde etkili olduğu görülmüştür. Elde edilen bu dağılım biçimi prefabrike betonarme yapılar yönetmeliğimizde (TS9967) önerilen gerilme aktarım mekanizması ile karşılaştırılmış, dağılımın TS9967'de verildiği gibi yuva derinliğinin üçte birinde ve düzgün yayılı biçimde olmadığı, yuva duvarının yaklaşık yarısında ve üçgen yayılı biçimde olduğu görülmüştür. Ayrıca çalışma sonucunda TS9967, DIN1045, Japon AIJ yönetmelikleri ile Canha vd. tarafından önerilen tasarım kuvvetleri, analizler neticesinde elde edilen gerilme değerleri ile karşılaştırılmış ve yuva tasarımında kullanılabilecek bir kuvvet formülü önerilmiştir. Gelecekte yapılacak olan çalışmalarda bu farklılığın olumlu ya da olumsuz yönlerinin tartışılması, varsa yönetmeliğimizin eksikliklerinin giderilmesi açısından faydalı olacaktır.

Abstract:
Since the beginning of 90s, depending on the growth of the industrial sector in Turkey, the need for more production areas have been emerged, in conjunction to this, factory constructions has been increased. If it is needed to classify the structural systems of industrial buildings, it can be seen that most common used ones are steel and precast concrete systems. The cost of precast concrete buildings is lower than the steel ones and this orients investors to the precast structural systems. Precast concrete structural elements are mostly as strong as not to have damage in the earthquake but weakness of connections between elements causes unexpected damages of structure during earthquake. While looking at the previous researches, it can be seen that there is a lack of investigations about socket type base connections although there were many experimental and analytical studies about the connections of precast structural elements. The aim of this thesis is to investigate the stress transfer mechanism between column and the socket wall with finite element method. For the finite element analysis ANSYS software was used which is commonly used in the academic area. First of all, a finite element model was created which is the simulation of experimental research executed by Canha et al (2004) under vertical and horizontal forces. Results of experimental research and finite element analysis were compared to create a successful simulation of experimental program. After determining the acceptable parameters, models of socket bases were created. Model dimensions were chosen according to square section column sizes 400, 450, 500, 550 and 600mm which were mostly used in industrial buildings. Horizontal and vertical loads were calculated due to the regulations of earthquake code 2007 and TS498. As a result of this study, stress distribution at center section of the models were observed and it is found that the stress had been effected in a triangular distribution at the half of socket bottom and top. Obtained stress distribition type was compared with the distribition offered by the TS9967 and it is seen that the obtained stress distribiton is different than the offered one. Obtained distirubition is triangular at the half although offered by TS9967 is uniform at the 1/3 of socket depth. Also as a result of this study, the design forces given by TS9967, DIN1045, Japan AIJ and Canha et al were compared by the stress values obtained from the computer analysis and a force formulation had been offered to be used in design. The difference between obtained distirubiton and TS9967 offer may be discussed in the future studies to improve Turkey?s precast concrete building regulations.