Yarı rijit bağlı kompozit kesitli yapı sistemlerinin deprem davranışının stokastik sonlu elemanlar yöntemiyle belirlenmesi

Abstract

Yapısal çözümlemelerde kullanılan mühendislik yöntemlerinin çoğu, yapının geometri ve malzeme özellikleri ile yükleme durumlarını deterministik kabul ederek çözüm yapmaktadır. Oysaki yapısal sistemlerde birçok belirsizlik durumu söz konusu olmaktadır. Bu bağlamda bu çalışmanın temel amacı, kompozit kesitlerden oluşan, yarı rijit bağlı yapı sistemlerinin deprem davranışının stokastik sonlu elemanlar yöntemiyle (SFEM) belirlenmesidir. Bu amaca yönelik olarak, çelik veya kompozit kesitlerden oluşan yapı sistemlerinin, geleneksel veya yarı rijit bağlantılara sahip olma durumu da göz önünde bulundurularak belirsiz malzeme, geometri ve başlangıç rijitliği özellikleriyle stokastik dinamik analizleri gerçekleştirilmektedir. Bu kapsamdaki doktora tezi dört ana bölümden oluşmaktadır.Birinci bölümde konunun kavranmasına yardımcı olabilecek genel bilgilere yer verilmiş olup, ayrıca konuya esas teşkil eden formülasyonlar ve daha önce yapılmış çalışmalar da yer almaktadır. İkinci bölümde ise geliştirilen bilgisayar programı tanıtılmakta ve mevcut programın kontrolü için örnek modellerin deterministik ve stokastik analizleri gerçekleştirilmektedir. Çalışma kapsamında incelenecek modellere ve bunların boyut ve kesit özelliklerine de ayrıca bu bölümde yer verilmektedir. Üçüncü bölümde ise ikinci bölümde özellikleri verilen deprem etkisindeki çelik veya kompozit kesitlerden oluşan, geleneksel veya yarı rijit bağlı yapı sistemlerinin rastgele değişen malzeme, geometri ve başlangıç rijitliği özellikleri için perturbasyon esaslı stokastik sonlu elemanlar yöntemi (PSFEM) ve Monte Carlo simülasyon (MCS) yöntemlerine göre stokastik dinamik analizleri gerçekleştirilmiş olup elde edilen frekans, yerdeğiştirme ve kesit tesiri değerleri karşılaştırmalı olarak incelenmektedir. Çalışmanın son bölümünde ise elde edilen sonuçlar özetlenmekte ve ileriki çalışmalar için önerilere yer verilmektedir.Çalışmadan kompozit kesitli ve yarı rijit bağlı yapı sistemlerinin stokastik dinamik analizinde belirsiz malzeme, geometri ve bağlantı rijitliği özelliklerinin dikkate alınmasının gerekliliği ve PSFEM'in yapıların stokastik analizinde çok yönlü olarak kullanılabilen pratik bir yöntem olduğu açıkça görülmektedir. The most of engineering methods that are being used during structural analysis are realized by assuming that geometric, material characteristics and load conditions of a structure are deterministic. However, there are many uncertainties on the structural systems. Therefore, the main objective of the study is that the determination of seismic behavior of the systems connected semi rigidly and constituted composite sections with Stochastic Finite Element Method (SFEM). For that reason, the stochastic dynamic analysis of the structural systems made of steel or composite sections with fully or partially restraint connections are performed by assuming material, geometric and initial stiffness properties are random. This thesis includes four main chapters according to this scope.In the first chapter, general information helping to understand the subject, in addition, main formulations about this subject and literature review are given place. In the second chapter, the developed computer program is introduced and deterministic and stochastic analyses of the system models are analyzed because of controlling of this program. The models examined during the study and their sizes and sectional properties are also presented in this section. In the third chapter, the stochastic dynamic analyses of the systems connected fully or semi rigidly and constituted of steel or composite sections are realized with perturbation based stochastic finite element method (PSFEM) and Monte Carlo simulation (MCS) method under the seismic effects. The material, geometric and initial stiffness properties of these systems which properties are given in the second chapter are assumed to be random. The frequencies, displacements and sectional forces obtained from analyzes are investigated comparatively. In the last chapter of the study, the conclusions obtained are summarized and the suggestions for further studies are given.It is seen obviously from the study that taking into consideration of random material, geometric and stiffness properties is necessary during stochastic dynamic analysis of the systems connected semi rigidly and constituted of composite sections and PSFEM is a versatile and practical method that can be used in stochastic analysis of the structures.