Use and Design of Active Bracing Systems in the Protection of Structures under Seismic Excitation
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: İREM ORAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Baki Öztürk
Eş Danışman: Hüseyin Çetin
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Depremler, yapıların taşıyıcı elemanlarında önemli deformasyonlara, performans kayıplarına ve çeşitli hasarlara yol açabilen dinamik etkiler oluşturur. Özellikle yÜksek katlı binalar, büyük tepe deplasmanları ve artan esneklikleri nedeniyle bu etkilerden daha fazla zarar görebilir. Bu durum, hem can güvenliği hem de yapıların dayanıklılığı açısından ciddi riskler ortaya çıkarır. Sonuç olarak, deprem mühendisliğinde titreşim kontrolü, giderek daha kritik bir araştırma alanı haline gelmiştir. Deprem mühendisleri bu araştırma alanında pasif ve aktif sistemler olarak kontrol mekanizmaları geliştirmiştir. Pasif kontrol sistemleri bazı koşullarda etkili olsalar da, sınırlı uyarlanabilirlikleri, deprem sonrasında tekrar kullanılamaması ve performanslarının deprem özelliklerine bağlı olması nedeniyle her zaman yeterli olmayabilirler. Bu yüzden, daha yüksek performans sunan aktif kontrol sistemleri geliştirilmiştir. Aktif kontrol sistemleri arasında öne çıkan Aktif Destek Sistemi (ABS), diyagonal olarak yerleştirilen çelik çubuklar ve kablolar ile aktuatörler aracılığıyla karşıt kontrol kuvvetleri uretir. Bu kuvvetler, deprem sırasında olus¸an enerjinin önemli bir kısmını sönümleyerek yapıdaki titreşimlerin azalmasına yardımcı olur. Bu çalısmada, ABS'nin etkinliğini artırmak için iki farklı kontrol yaklaşımı bir arada kullanılmıştır: LQR (Linear Quadratic Regulator) ve Lyapunov tabanlı denetimdir. LQR yöntemi, sistem tepkilerini en düşük kontrol enerjisiyle azaltacak optimal kuvveti belirlerken; Lyapunov tabanlı yaklaşım ise sistemin kararlılığını garanti altına alarak, kontrol kuvvetlerinin fiziksel sınırlar içinde kalmasını sağlar. Bu iki yöntemin birlikte kullanılması, hem etkili hem de güvenli bir kontrol performansı elde edilmesine olanak tanımıs¸tır. Kısaca kontrol kuvvetini LQR optimize ederken Lyapunov güvenli sınırlar düzeyde çalıştırır. Böylece sistem daha güvenilir ve gerçekçidir. Çalışma kapsamında, 6 katlı ve 10 katlı iki betonarme yapı modeli oluşturulmuş; ABS elemanları 6 katlı yapının 1. ve 4. katlarına, 10 katlı yapının ise 1., 5. ve 9. katlarına yerles¸tirilmis¸tir. Yapıların matematiksel modeli, kütle, rijitlik ve sönüm matrisleri kullanılarak oluşturulmus ve analizler Mathematica programında gerçekleştirilmiştir. Zemin hareketi olarak 1940 El Centro deprem kaydı esas alınmıştır. Zaman tanım alanı analizleri sonucunda, kontrollü ve kontrolsüz sistemler için deplasman, hız ve ivme tepkileri; aktüatör kuvvetleri; modal analiz bulguları ve kat bazında tepe degerleri elde edilmiştir. Sonuçlar, LQR ve Lyapunov tabanlı ABS ile donatılan sistemlerde tüm dinamik tepkilerin önemli ölçüde azaldığını göstermiştir. Özellikle Üst katlarda elde edilen deplasman ve ivme azalması, uygulanan kontrol sisteminin yapısal performansı belirgin şekilde iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, ABS' nin tek başına yetersiz kalıp LQR ve Lyapunov tabanlı denetim ile birleştirilmesi sonucu kontrol kuvvetleri fiziksel sınırlar içinde tutuldu , bu sayede sistem kararlılık açısından büyük bir performans göstermistir. Sonuc¸ olarak, LQR ve Lyapunov destekli Aktif Destek Sistemi'nin (ABS), çok katlı betonarme yapıların deprem performansını artırmak için oldukça etkili bir yöntem olduğu görülmüştürr. Elde edilen bulgular, ABS gibi aktif kontrol teknolojilerinin yüksek katlı binalar, köprüler ve kritik kamu yapılarında güvenlik ve dayanıklılığı artırmak amacıyla basarıyla uygulanabileceğini göstermektedir.