Testere tipi sismik enerji sönümleyicilerin tasarımı ve çevrimsel yük etkisindeki davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu tezde yapıların depreme karşı korunabilmesi için geliştirilmiş Testere Tipi Sismik Enerji Sönümleyici (TTSES) olarak adlandırılan yüksek süneklik ve enerji tüketim kapasitelerine sahip bir pasif enerji tüketim sistemi üzerinde gerçekleştirilen deneysel, sayısal ve teorik çalışmalar anlatılmaktadır. TTSES' in temel özelliği literatürdeki mevcut metalik sönümleyici sistemlerine göre çok daha fazla sayıda metalik sönümleyici kullanımına imkan veren ve yapısal çerçeve ile köşegen doğrultusunda mafsallı birleşime olanak sağlayan bir tasarıma sahip olmasıdır. TTSES dış çekirdek ve iç tüp adında iki ana parçadan meydana gelmektedir. İç çekirdekte bulunan orta profilin iki yanında bir seri metalik sönümleyici levha bulunmaktadır. Metalik sönümleyici levhalar dış tüpün iç çekirdeğe göre yapacağı bağıl hareket neticesinde eğilme kuvveti etkisinde akmak üzere özel olarak tasarlanmışlardır. İki aşamadan oluşan deneysel çalışmalarda öncelikle metalik sönümleyici levhalar üzerinde bazı ön çalışmalar yapılmış daha sonra TTSES ile mevcut çelik yapı uygulamalarında sıklıkla kullanılan geleneksel çelik çaprazları temsil eden bir deney elemanı çevrimsel yükleme altında test edilerek sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sayısal çalışmalar kapsamında Ansys paket programı ile sonlu eleman analizleri yapılmıştır. Teorik çalışmalarda ise TTSES'in yük-yerdeğiştirme performansını belirlemek üzere literatürde daha önceki çalışmalarda da kullanılan bazı basitleştirilmiş yöntemlerden faydalanılmıştır. Geliştirilen sistem ile yüksek süneklik ve enerji tüketimi sağlanırken yaklaşık olarak % 45 sönüm oranına ulaşılmıştır. Sonuç olarak bu tezde gerçekleştirilen deneyler ile TTSES'in depreme dayanıklı yapı tasarımında ve mevcut yapıların güçlendirilmesinde kullanılabileceği ortaya konulmuştur. This thesis presents the experimental, numerical and theoretical studies of a high ductility and energy dissipation capacity passive energy dissipation device called the Saw Type Seismic Energy Dissipaters (TTSES) which is developed for earthquake protection of buildings. TTSES's basic feature is that it has a design that allows the use of much more metallic damper than the existing systems in the literature and allows pinned connection with structural frame in diagonal direction. TTSES is composed of two main part called inner core and outer tube. The inner core has a series of metallic damper plates on both sides of the middle profile. The metallic damper plates are specially designed to yield in bending force as a result of the relative movement of the outer tube to the inner core. The experimental part of the study is comprised of two phases: firstly, some preliminary studies were carried out on metallic damper plates and then TTSES specimens were tested under cyclic loading. Results compared with a conventional steel brace specimen often used in existing steel structure applications. Finite element analysis were conducted with Ansys software. In the theoretical studies, some of the simplified methods used in previous studies in the literature have been utilized to obtain load-displacement relationship of TTSES specimens. With the developed system, high ductility and energy dissipation were achieved, and also a damping ratio of approximately 45 % were reached. The test results of TTSES have clearly demonstrated that it can be used with a great degree of reliability in the earthquake resistant design or upgrading of buildings.