Kule krenlerin deprem etkisi altındaki dinamik davranışlarının teorik ve deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Kule krenlerin işletme durumunda taşıdıkları yüklerden veya rüzgâr, deprem gibi çevresel kaynaklardan meydana gelen dinamik zorlamalara maruz kalması ve diğer kren tiplerine göre narin yapıda olmaları dinamik yükler karşısında sergiledikleri davranışların araştırılması konusunda motivasyon sağlamaktadır. Bu çalışmada da kule krenlerin deprem etkisi altında göstereceği dinamik davranışın incelenmesi amacıyla teorik ve deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Teorik çalışmalar kapsamında, kule kren gibi kafes tipli yapıların dinamik analizlerinin yapılması için MATLAB ile bir sonlu elemanlar programı oluşturulmuş, deneysel çalışmalarda kullanılacak ölçekli fiziksel bir model benzerlik teorisi yardımıyla tasarlanmış ve modelin imalatı için izlenecek yöntem sunulmuştur. Öncelikle, yapıların dinamik karakteristiklerini sunan modal analiz konusuna değinilmiş ve sistemin hareket denkleminin sonlu elemanlar yöntemiyle kurulması ve dinamik bir girdi karşısında denklemin çözüm yöntemleri üzerine bilgi verilerek ilgili yapı için uygun olan çözüm yöntemine ait detaylar sunulmuştur. Sonlu elemanlar yöntemi kapsamında kafes yapılı bir sisteme ait modelin çerçeve elemanlar yardımıyla parametrik olarak nasıl oluşturulduğundan bahsedilmiştir. Bu kapsamda oluşturulan program yardımıyla kafes yapılı sistemlerin modal analizlerinin yapılması ve deprem girdisi karşısında yer değiştirme, hız ve ivme davranışlarının belirlenerek yapıya ait elemanlarda meydana gelen gerilmelerin hesaplanması mümkün olmuştur. Deneysel çalışmalar kapsamında, ölçekli bir model ile çalışılması uygun görüldüğünden benzerlik teoremi hakkında literatür bilgisi verilmiştir. Teoremin uygulanmasına ait yöntemlerden bahsedilerek çalışmaya konu olan probleme ait çözümler sunulmuş ve deneysel çalışma için uygun bir ölçek değeri belirlenmiştir. Öncelikle ölçeklendirme sonrası belirlenmiş olan kesit ölçülerine ve yapı boyutlarına göre fiziksel model tasarımı ve imalatından bahsedilmiştir. Daha sonra deneysel modal analiz hakkında bilgi verilerek fiziksel model üzerinde modal analiz testleri gerçekleştirilmiştir. Bu testlerin sonuçları ile teorik çalışma kapsamında oluşturulan sonlu elemanlar programından elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve sonlu elemanlar modelinin yapıyı ne derecede temsil ettiğinden bahsedilmiştir.Son olarak deneylerle doğrulanmış sonlu elemanlar modeli ile farklı kafes tipleri ve farklı deprem girdileri kullanılarak çeşitli senaryolarla ilgili yapının sismik performanslarına ait sonuçlar sunulmuştur.