1,721,037 research outputs found
Rezervuar-yapı ilişkisinin ağırlık barajları için ayrık eleman tabanlı analizleri
No full textThe prediction of the nonlinear behavior of gravity dams under seismic actions is challenging. Firstly, a clear damage indicator to quantify the performance limits of such structures is limited. Besides, a proper numerical model producing reliable results both in the linear and nonlinear ranges for the dam body has to be established, coupled with its surrounding reservoir. This study is focused on damage assessment of gravity dams with the goal of determining seismic and post-seismic behavior considering crack propagation, crack openings, and leakage estimations through these cracks. A robust discrete element-based methodology, the modified applied element method (MAEM), was first developed, accurately simulating the behavior of plain concrete structures, representing a variety of Poisson’s ratio. Having validated this methodology under various loading conditions, the successful coupling of MAEM with the implemented fluid finite elements was shown. Incremental dynamic analyses (IDA) were then conducted on concrete and roller-compacted concrete (RCC) gravity dam-reservoir systems to assess the damage. The damage on the dam body was evaluated first by utilizing fragility curves considering
crack propagation. Then, crack widths on the upstream faces were computed as a new damage indicator, and the leakage through these cracks was estimated for the post-seismic state. A relationship between ground motion intensity measures and maximum crack widths were sought. The results show that although cracking was more pronounced in the RCC dam due to weak lift joints, the crack opening and leakage were more critical for the concrete dam.Ağırlık barajlarının sismik yükler altında doğrusal olmayan davranışını tahmin etmek zorludur. Öncelikle bu tür yapıların performanslarını ölçen net bir hasar göstergesi mevcut değildir. Buna ek olarak, baraj gövdesi için hem doğrusal hem de doğrusal olmayan aralıklarda güvenilir sonuçlar veren uygun bir sayısal modelin çevresindeki rezervuar ile birlikte kurulması gerekmektedir. Bu çalışma, çatlak ilerlemesi, çatlak açıklıkları ve bu çatlaklar üzerinden sızıntı tahminlerini dikkate alarak deprem ve deprem sonrası davranışın belirlenmesi ve ağırlık barajlarında hasar değerlendirilmesine odaklanmıştır. İlk olarak, beton yapıların davranışını doğru bir şekilde simüle eden ve çeşitli Poisson oranlarını da temsil ederek modelleyen modifiye edilmiş uygulamalı eleman yöntemi (MAEM) ismi verilen sağlam bir ayrık eleman tabanlı metodoloji geliştirilmiştir. Bu metodoloji çeşitli yükleme koşulları altında doğruladıktan sonra, MAEM'in entegre edilmiş su sonlu elemanları ile uyumlu bir şekilde çalıştığı gösterilmiştir. Daha sonra, artımlı dinamik analiz (IDA) yöntemi kullanılarak beton ve silindirle sıkıştırılmış beton (SSB) ağırlık baraj-rezervuar sistemleri üzerinde oluşan hasar değerlendirilmiştir. Bunun için önce çatlak ilerlemesi dikkate alınarak oluşturulan kırılganlık eğrileri kullanılmış, daha sonra ise barajların memba yüzlerindeki çatlak genişlikleri yeni bir hasar göstergesi
olarak hesaplanmıştır. Deprem sonrası durum için bu çatlaklarda beklenen sızıntı hesaplanmıştır. Analizlerde belirlenen maksimum çatlak genişlikleri ile deprem kayıtlarının şiddet ölçümleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Sonuçlar, SSB barajda yatay döküm derzlerindeki zayıflıktan dolayı çatlakların daha fazla olmasına rağmen, çatlak açılmasının ve sızıntının beton baraj için daha kritik olduğunu göstermiştir.Ph.D. - Doctoral Progra
Beton ağırlık barajlarının sismik davranışlarının tahmin edilmesi için yer hareketlerinin ölçeklendirilmesi.
No full textDesigning dams for seismic safety gains importance as the number of dams are increasing as a result of increasing need in water storage and hydropower. To define a structure’s seismic safety, scaling of accelerograms should be considered as one of the most crucial elements. Appropriate scaling of ground motion records is required to better estimate the linear and nonlinear structural response of a structure. Although, in literature, there exist numerous methods dealing with this issue, it is required to determine the most suitable ones for designing concrete gravity dams. In this study, in order to compare the effectiveness of different ground motion scaling procedures, four different ground motion scaling procedures were used. The scaling methods used in this thesis are namely, non-stationary spectral matching, scaling for ASCE-7-10, scaling of records to arithmetic mean of maximum incremental velocity and Modal Pushover Based Scaling. The two dimensional Concrete Gravity Dam models are analyzed by utilizing non-linear dynamic analyses for the selected and scaled records.M.S. - Master of Scienc
ASCE/SEI (2010) ve modal itme analizi temelli ölçeklendirme yöntemlerinin ön-çekim köprülerde karşılaştırılması.
No full textThe seismic design and evaluation of large bridges is a demanding task owing to the significant size and the structural characteristics of these systems. Although elastic analysis methods are regarded as sufficient for common, uncritical bridges; complex analysis methods such as non-linear time history analysis (NTHA) are often required for non-standard and/or important bridges. The selection of the ground motions that will be used in non-linear time history analysis is a crucial task in this regard as the results of time history analyses will show a wide variability according to the utilized earthquake record. Furthermore, in order to predict the expected demand in accordance with the seismic hazard conditions of the site, the selected ground motions are usually modified by the scaling procedures. A separate but equally important goal is to obtain the engineering demand efficiently with a small number of representative motions. Within this context, in this study, the relative performance of two ground motion scaling methods, namely the Modal Pushover Based Scaling (MPS) and ASCE/SEI Standard (2010) procedures, are investigated using a number of ground motion sets selected from a suite of 35 ground motions for the NTHA of a representative large bridge, the Demirtas Viaduct. The system, composed of 28 spans and various expansion joints, is idealized with two different analytical models. Three different target earthquake levels are used for both models in order to determine the effect of the scaling of the ground motions at different hazard levels. The final goal of the study is to establish the sensitivity of the demand parameters and the efficiency of the ground motion scaling techniques considering different target demand levels and structural models.M.S. - Master of Scienc
Beton barajı monolitlerinin çökme davranışlarının tahmini için modifiye uygulamalı eleman yazılımı geliştirilmesi
No full textIn this study, conducted with the support of TUBITAK under the grant 116M524, a
software framework with a web-based graphical user interface is developed for the
investigation of the seismic behavior of concrete gravity dams. Using a modified
discrete element technique, one of the primary goals of the developed tool is to
simulate extensive cracking on concrete dam monoliths followed by sliding, rocking
and loss of stability. The graphical user interface for using this engine is prepared in
HTML, JavaScript and CSS languages. The structure and content of the GUI are
controlled with HTML, whereas the style and formatting are conducted in CSS.
Interaction within the GUI is handled through the JavaScript language. The GUI is
set up to provide a simple, stable, and easy interaction with the numerical problem
at hand. The meshing for the solid elements and reservoir elements are handled
within the software using ray-tracing algorithms among other tools for controlling
the geometry of the discretized numerical system. The work is organized as follows:
The structure of the code is presented first, with the explanation of options provided
in the GUI as well as the modeling technique. Examples of the use of GUI for the
modeling of complicated dam geometry and reservoir systems are shown next. The
algoritms used for simulation of large displacement problems of elastic bodies are
shown and the methodology for modeling of contact between objects is presented.
Finally, the capability of the solution of very large displacement problems is
demonstrated using three benchmark problems, free fall/bouncing, rocking and
overturning response of a square block. In summary, this study presents the details
of the GUI implementation as well as the demonstration of the capability of the
simulation of large displacement problems with the developed tools.Tübitak tarafından 116M524 kodlu proje altında desteklenen bu çalışmada beton
ağırlık barajların sismik davranışını inceleyen web tabanlı arayüze sahip bir yazılım
platformu geliştirilmiştir. Geliştirilmiş bir ayrık eleman tekniği kullanılan bu yazılım
ile baraj gövdelerinde ciddi çatlak ilerlemeleri ile başlayıp kayma, sallanma ve
devrilmeye kadar giden davranışların simülasyonu hedeflenmektedir. Yazılımın
grafiksel kullanıcı arayüzü (GKA), HTML, JavaScript ve CSS dillerinde
hazırlanmıştır. GKA’nın yapısı ve içeriği HTML ile kontrol edilmekte, tasarımı ve
düzeni ise CSS ile yönetilmektedir. GKA ile etkileşim JavaScript dili üzerinden
yürütülmektedir. GKA karşılaşılan nümerik problemlerle basit, stabil ve kolay
etkileşim sağlanması için hazırlanmıştır. Yapı ve rezervuar elemanlarının ağ
yapısının oluşturulması yazılım içersindeki ışın izleme algoritması ve
ayrıklaştırılmış nümerik sistemin geometrisini kontrol eden diğer araçlarla
yapılmıştır. Çalışma dört bölümde sunulmaktadır: Öncelikle arabirim yazılımının
yapısı, kullanılan modelleme teknikleri ve seçenekleri ile birlikte sunulmuştur.
Arabirimin karmaşık baraj geometrileri ve rezervuar sistemleri için kullanım
örnekleri verilmiştir. Daha sonra elastik objelerin yüksek deplasmanlarda
davranışlarını modellemek için kullanılan algoritmalar sunulmuş, bu objelerin
çarpışması sırasında kullanılacak kontak algoritmaları verilmiştir. Son olarak,
yazılım altyapısının yüksek deplasmanlarda çalıştığının gösterilmesi için
düşen/zıplayan, sallanan ve devrilen bir elastik bloğa dair üç denektaşı çözümü
sunulmaktadır. Özet olarak bu çalışma yazılım arabiriminin oluşturulması sırasında
kullanılan teknikler ve yüksek deplasman davranış simülasyonlarının başarısını
gösteren denektaşı problemi çözümlerini içermektedir.M.S. - Master of Scienc
Beton ağırlık barajların 2B ve 3B modellemelerinin niceliksel karşılaştırması.
No full textSeismic behavior of gravity dams has long been evaluated and predicted using a representative 2D monolith for the dam. Formulated for the gravity dams built in wide-canyons, the assumption is nevertheless utilized extensively for almost all concrete dams due to the established procedures in 2D space as well as the expected computational costs of building a three dimensional model. A significant number of roller compacted concrete dams are being designed based on these procedures regardless of the valley dimensions, joint-spacing or joint details. Based on the premise that the assumption is overstretched for practical purposes in a variety of settings, the purpose of this study is to critically evaluate the behavior of monoliths within a dam and determine the representativeness of this assumption. A generic 80m high dam was considered in different valley settings, corresponding to multiples of the dam height. For a range of selected ground motions, the difference between the responses of individual monoliths to the full monolithic dam solution was compared in a 3D analyses setting. The results were compared to the commonly used 2D solutions. The results showed that the 2D assumption generally yielded better estimates to the 3D case for the independent monoliths and wide valleys whereas it showed large discrepancies with respect to 3D models for the fully monolithic case and narrow valleys.M.S. - Master of Scienc
ÖYBKDB'ler için 2 ve 3 boyutlu analiz yöntemlerinin karşılaştırılması.
No full textThe purpose is to compare the 2D and 3D analysis methodologies in investigating the performance of a Concrete Faced Rockfill Dam (CFRD) under static and dynamic loading conditions. Çokal Dam is the case study which is a CFRD located in northwest Turkey at the Thracian Peninsula. Rockfill interface and faceplate were simulated as nonlinear modulus of elasticity, detailed nonlinear tractive behavior and total strain rotating crack model, respectively. These behaviors were calibrated to define the exact behavior by detailed material tests. The analyses that cannot be done by 2D analyses, such as stress, crack width distribution along the face slab are conducted by 3D analyses to determine the necessity of these outcomes. Since effect of valley ends cannot be produced by 2D analyses, it is necessary to check 3D analyses to ensure liability of the results. Another comparison between detailed analysis of 2D models and linear elastic 2D models were covered to get practical and industrial solutions for the guiding methods of CFRDs for preliminary designs in this study.M.S. - Master of Scienc
ZEMİN-KAZIK-YAPI ETKİLEŞİMLERİNİN KAPSAMLI MODELLENMESİYLE YERİNDE DÖKME KAZIKLAR ÜZERİNDEKİ BİNALARIN SİSMİK DEĞERLENDİRMESİ
No full textConstruction of pile-supported high-rise buildings and large-span bridges has been steadily increasing due to rising demands in housing and transportation. Consequently, understanding the response of pile foundations under dynamic loads has become an important issue in the design of many structures. Modeling and the analysis of the soil-pile-structure systems with the consideration of SSI effects is a demanding task. Material nonlinearities of soil and structural elements, cyclic effects on the soil and pile group effects should be considered for realistic simulations. The application of the seismic loads, while considering these issues, is also a significant challenge for the dynamic analysis of the pile-supported structures. Given the challenges in these simulations, the design and assessment of these structures are generally conducted with force-displacement curves representing equivalent soil behavior in static and dynamic analysis. The kinematic and inertial interaction are considered with approximate techniques. Modeling this complex behavior with simplified sub-structuring for kinematic and inertial interactions requires a set of assumptions. The implications of these assumptions and simplified modeling techniques on the demand predictions for the pile and superstructure are also not clear. The goal of this study is to explore the dynamic behavior of a typical building structure supported by pile foundations, with a focus on soil-structure interaction (SSI) effects, and to extract practical insights from the results. A detailed 3D soil-pile (and structure) continuum model is used to simulate the response of these systems under dynamic loads. Soil medium, multiple piles and 2D frame structure are modeled together simulating the complex nonlinearity, including cyclic effects and residual displacements. The seismic loads are applied to the system using a local domain decomposition technique proposed by Lokke and Chopra (2018). The soil, pile group and the superstructure is modelled with different modeling approaches as linear, nonlinear alternatives. The demands on the pile and structure are then derived from a series of seismic analyses and compared to assess the impact of different modeling approaches.Kazık destekli yüksek binaların ve geniş açıklıklı köprülerin inşası, konut ve ulaşım taleplerindeki artış nedeniyle sürekli olarak artmaktadır. Bu nedenle, kazık temellerin dinamik yükler altındaki tepkisinin anlaşılması, birçok yapının tasarımında önemli bir konu haline gelmiştir. Zemin-yapı etkileşimi (SSI) etkilerini göz önünde bulundurarak, zemin-kazık-yapı sistemlerinin modellenmesi ve analizi özel çaba gerektiren bir süreçtir. Gerçekçi simülasyonlar için zemin ve yapısal elemanların malzeme doğrusal olmayanlıkları, zemin ve kazık grubu üzerindeki döngüsel etkiler dikkate alınmalıdır. Bu sorunları göz önünde bulundurarak sismik yüklerin uygulanması, kazık destekli yapıların dinamik analizi açısından da önemli bir zorluktur. Bu tür simülasyonlardaki zorluklar göz önünde bulundurulduğunda, bu yapıların tasarımı ve değerlendirilmesi genellikle statik ve dinamik analizlerde eşdeğer toprak davranışını temsil eden kuvvet-yer değiştirme eğrileri kullanılarak yapılmaktadır. Kinematik ve atalet etkileşimleri yaklaşık tekniklerle dikkate alınmaktadır. Bu karmaşık davranışı kinematik ve atalet etkileşimleri için basitleştirilmiş alt yapılandırmalarla modellemek, bir dizi varsayım gerektirir. Bu varsayımların ve basitleştirilmiş modelleme tekniklerinin kazık ve üst yapı üzerindeki talep tahminleri üzerindeki etkileri de net değildir. Bu çalışmanın amacı, kazık temellerle desteklenen tipik bir bina yapısının dinamik davranışını, zemin-yapı etkileşimi (SSI) etkilerine odaklanarak incelemek ve sonuçlardan pratik çıkarımlar elde etmektir. Dinamik yükler altında bu sistemlerin tepkisini simüle etmek için ayrıntılı bir 3D zemin-kazık (ve yapı) sürekli modeli kullanılmaktadır. Zemin ortamı, çoklu kazıklar ve 2D çerçeve yapı, döngüsel etkiler ve kalıcı yer değiştirmeler de dahil olmak üzere karmaşık doğrusal olmayanlığı simüle edecek şekilde birlikte modellenmektedir. Sismik yükler, Lokke ve Chopra (2018) tarafından önerilen yerel bölge ayrıştırma tekniği kullanılarak sisteme uygulanmaktadır. Zemin, kazık grubu ve üst yapı, doğrusal ve doğrusal olmayan alternatiflerle farklı modelleme yaklaşımlarıyla modellenmektedir. Kazık ve yapı üzerindeki talepler, bir dizi sismik analizden elde edilmekte ve farklı modelleme yaklaşımlarının etkisini değerlendirmek amacıyla karşılaştırılmaktadır.Ph.D. - Doctoral Progra
Evaluation of the performance of the face slab of a CFRD during earthquake excitation
No full textThe primary goal of this study was to examine the cracking behavior of the face plate of a CFRD during earthquake excitation. Analyses of the impounding stage and earthquake loading were conducted in sequential phases using a 2-D plane-strain model with the appropriate non-linear constitutive relationships for the dam constituents. The effect of rockfill stiffness and the face plate design properties on the seismic performance of the face plate was investigated. The crack widths on the plate increased with earthquake shaking. Settlement of the fill during intense seismic excitation counteracted this phenomenon by causing compression on the plate at some locations
Betonarme yapilarda doğrusal olmayan davraniş ve çatlak açilmalarinin iyileştirilmiş modellemesi için uygulamali eleman yönteminin geliştirilmesi
No full textAssessment of reinforced concrete (RC) members for damage usually entails crack
location and crack width monitoring which are later used in determination of
performance states and damage quantification. Prediction of cracking in RC
members using numerical simulations is a challenging task usually conducted with
the finite element technique. The localization of the cracks and crack width
determination are difficult in finite element (FE) simulations. With discrete element
tools such as the applied element model (AEM), on the other hand, individual cracks
as well as their crack widths, can be determined enabling the use of these models for
determining the relationships between member crack widths and damage states. In
this work, a bond enhanced reinforcement implementation to the modified applied
element method is presented to this end. A reinforcement model was developed to
couple with the modified AEM, including both tensile and compressive failure for
concrete. As well as uniaxial response, bond response defining the connection
between bars and the concrete was included in the model. The softening responses
of concrete and steel, as well as the cyclic degradation, were included in the
implementation. The study is arranged in three sections. First, the associated
discretization of the model and the constitutive relationships are presented. After the
presentation of the theoretical setup, the developed framework is validated for
multiple benchmark tests for plain and RC members. Finally, the response of a RC
column under seismic loading is investigated and the relationships between cracking
and typical response levels are examined. The results demonstrate that the bond
enhanced reinforcement model predicts typical RC member response well, in terms
of load-displacement relationships, as well as crack patterns/widths.Betonarme elemanların çatlama davranışının modellenmesi genelde sonlu eleman
modelleri ile yapılan zorlu simülasyonların konusudur. Bu modellerde çatlak
yerlerinin ve genişliklerinin bulunması çok zordur. Uygulamalı eleman gibi ayrık
eleman modellerinde ise çatlakların ayrı bulunması yanında çatlak genişlikleri de
elde edilip çatlak genişlikleri ve performans sınırları arasında ilişki kurulabilir. Bu
çalışmada uygulamalı eleman için kenetleme modeli de içeren bir donatı modeli
sunulmaktadır. Betonarme elemanların çekme ve basınçta göçme davranışlarını
gösterebilen geliştirilmiş bir uygulamalı eleman formülasyonunun içerisine donatı
modeli geliştirilmiştir. Donatının çekme ve kesme dayanımının yanında beton ile
bağını belirleyen kenetlenme davranışı da modele eklenmiştir. Beton ve donatının
yumuşama davranışı ile birlikte döngüsel yumuşaması da modele dahil edilmiştir.
Bu çalışma üç bölümde sunulmaktadır. İlk olarak model detayları ve kullanılan
malzeme ilişkileri sunulmuştur. Teorik arka planın verilmesinin ardından,
geliştirilmiş altyapı beton ve betonarme elemanlar üzerinde yapılan çeşitli deneyler
ile doğrulanmıştır. Son olarak, betonarme bir kolonun deprem yükleri altındaki
davranışı analiz edilmiş ve tipik performans seviyeleri ve kolon üzerindeki çatlama
arasındaki ilişki incelenmiştir. Sonuçlar kenetlenme ile zenginleştirilmiş donatı
modelinin betonarme eleman davranışını ve çatlak dağılımı genişliklerini iyi tahmin
ettiğini göstermektedir.M.S. - Master of Scienc
Yapı zemin etkileşiminin ön yüzü beton kaplı kaya dolgu barajların davranışa etkisinin incelenmesi ve günümüzde kullanılan analiz metodlarının değerlendirilmesi.
No full textCFRD (Concrete Faced Rockfill Dam) construction becomes more frequent recently not only because of its secure nature, but also its economical cost where its built up material is feasible to obtain. Although CFRDs are known to be safe compared to other dam types, it is behavior during an earthquake loading still not a well-known aspect since it is mostly constructed in regions of low seismicity until now. Considering this fact, this study‟s primary purposes are set to find the mathematical model size of a “large” domain model to correctly simulate the Soil-Structure Interaction (SSI) effects, to investigate the reliability of the current simulation methods applicable to the modeling of CFRDs and to observe nonlinear performance of CFRDs, mainly focusing on the performance of the face slab. Results of this study clearly state an adequate model size to simulate the SSI effects correctly using the finite element method with the help of the previous studies. The change of the response of the dam depending on the dam and underlying soil moduli and depth is presented clearly. Besides the testing of the performance of a simplified model, the reliability of this approach is judged and found to be not accurate enough when compared to theoretically “exact” results. Crack occurrence on the face slab during a non-linear analysis is presented, its importance is discussed both in magnitude and pattern. A significant spreading of cracking after an earthquake loading is observed.M.S. - Master of Scienc
- …
