Ayarlı kütle sönümleyici yerleştirilmiş betonarme yüksek minarelerin dinamik analizi

Dünyanın farklı bölgelerinde şiddetli rüzgârlar ve depremler nedeniyle minareler yıkılmakta, buna bağlı olarak can ve mal kayıpları oluşmaktadır. Bu çalışmada betonarme yüksek bir minare ile bu minarenin Ayarlı Kütle Sönümleyici (AKS) yerleştirilmiş halinin Rita kasırgasından elde edilen rüzgâr kuvvetleri, harmonik yer hareketi ve seçilen deprem hareketleri etkisi altında dinamik davranışları araştırılmıştır. Zaman tanım alanında çözümlemeler yapılarak, bulgulara göre minarelerin yapısal davranışları karşılaştırılmıştır. AKS yerleştirilmiş minarenin kasırga etkisi altında sönüm değerinin normal minareye göre yaklaşık olarak 2,4 kat büyük olduğu belirlenmiştir. Bu durum doğal olarak sönümleyici yerleştirilmiş minarenin yatay yer değiştirmeler gibi yapısal tepkilerinin daha düşük düzeyde kalmasını netice vermiştir. Çözümleme sonuçları ayrıca AKS'lerin minarelerin harmonik yer hareketleri altındakiyatay yer değiştirme genliklerini azaltmada ve titreşimin daha çabuk sönümlenmesinde oldukça etkili olduklarını ortaya koymuştur. Bulgular betonarme yüksek minareler için AKS'lerin deprem hareketlerine karşı genelleştirilebilecek bir olumlu katkılarından söz edilemeyeceğini göstermiştir.

Dynamic analysis of RC high minarets with tuned mass damper

Minarets are collapsing at different locations of the world due to strong winds and earthquakes, and, thus, deaths and losses of property are occurring. In this study, the dynamic behavior of a reinforced concrete high minaret and a form of this minaret with Tuned Mass Damper (TMD) placed were investigated under the effect of wind forces obtained from the Rita Hurricane, harmonic ground motion and selected earthquake motions. Analyses depending the time definition area were made on the minaret models and according to the results obtained from analysis, the structural behaviours of minarets were compared. It was found that the damping ratio of the minaret with TMD is greater 2.4 times than that of the normal minaret. This condition resulted naturally with the smaller structural response values such as lateral displacements for minaret with TMD compared to the normal minaret. The analysis results have also shown that the TMD is very effective to decrease the amplitude of lateral displacements and dissipate the vibrations quickly of the minarets under effect of harmonic ground motion. The results have revealed that there is no general positive effect of the TMS's on the response of minarets againts earthquake motions.

PDF

___

1. Sarkhabi A.A., Malekghasemi H., Ghaemmaghami A., Mercan O., Experimental investigations of tuned liquid damper-structure interactions in resonance considering multiple parameters, J. Sound Vib, 388, 141-153, 2017.
2. Greco R., Marano G., Fiore A., Performance-cost optimization of tuned mass damper under low moderete seismic actions, Struct. Des. Tall Special Build., 25 (18), 1103-1122, 2016.
3. Vickery B.J., Davenport A.G., An Investigation of the Behaviour in Wind of the Proposed Centropoint Tower in Sydney, Australia. Engrg. Sci. Rep. No. BLWT-1- 70, University of Western Ontario, Canada, 1970.
4. Tanaka H., Mak C.Y., Effect of tuned mass dampers on wind-induced response of tall buildings, J. Wind Engrg. Ind. Aerodyn, 18, 191-195, 1983.
5. Maurizio D.A., Salvatore P. and Anna R., Dynamic response and optimal design of structures with large mass ratio TMD, Earthquake Eng. Struct. Dyn., 41, 41- 60, 2012.
6. Sladek J.R., Klinger R.E., Effect of tuned-mass dampers on seismic response, J. Struct. Eng., 109 (8), 2004-2009, 1983.
7. Villaverde R., Koyama L.A., Damped resonant appendages to increase inherent damping in buildings, Earthquake Eng. Struct. Dyn., 22, 491-507, 1993.
8. Sadek F., Mohraz B., Taylor L.W., Chung R.M., A method of estimating the parameters of tuned mass dampers for seismic applications, Earthquake Eng. Struct. Dyn., 26, 617-635, 1997.
9. Brownjohn J.M.W., Carden E.P., Goddard C.R., Oudin G., "Real-time performance monitoring of tuned mass damper system for a 183 m reinforced concrete chimney, J. Wind. Eng. Ind. Aerodyn, 98, 169-179, 2010.
10. Dogangun A., Tuluk O.I., Livaoglu R., Acar R., Traditional Turkish Minarets on the Basis of Architectural and Engineering Concepts, 1st International Conference on Restoration of Heritage Masonry Structures, Cairo, Egypt, 1-10, 24-27 April, 2006.
11. Pekgökgöz R.K., Gürel M.A., Mammadov Z., Çili F., Dynamic analysis of vertically post-tensioned masonry minarets, J. Earthquake Eng., 17 (4), 560-589, 2013.
12. http://www.edirnetarihi.com/selimiye-camiiminareleri-yapisi-ozellikleri-ve-soylenceleri.html
13. Tabeshpour M.R., Nonlinear dynamic analysis of chimney-like towers, Asian Journal of Civil Engineering, 13 (1), 97-112, 2012.
14. Abdel-Motoal M.A., Effect of piles on the seismic response of mosques minarets, Ain Shams Eng. J., 5 (1), 29-40, 2014.
15. Güney D., Oguzmert M., The Investigation of the Dynamic Behavior of Historical Masonry Minarets, Studies on Historical Heritage (SHH07), Antalya, Turkey, 519-526, 17-22 September, 2007.
16. Bakre S.V., Jangid R.S., Optimum parameters of tuned mass damper for damped main system, Struct. Control Health Monit., 14, 448-470, 2007.
17. http://istanbulavrupa.vgm.gov.tr/editor/file/Vak%C4% B1f%20Restorasyon%20Y%C4%B1ll%C4%B1%C4% 9F%C4%B1/SAYI%201/1006- istanbul%20minareleri.pdf
18. Türkeli E., Livaoğlu R., Doğangün A., Dynamic response of traditional and buttressed reinforced concrete minarets, Eng. Fail. Anal, 49, 31-48, 2015.
19. Connor JJ., Introduction to Structural Motion Control, Prentice Hall Pearson Education, Inc., Michigan University, 2003.
20. Huang W., Gould P.L., 3D Pushover analysis of a collapsed reinforced concrete chimney, Finite Elem. Anal. Des., 43 (11-12), 879-887, 2007.
21. Sabuncu Ö., Kaçın S., Gürsoy S., Geneş M.C., Mevcut Bir Su Deposunun Dinamik Özelliklerinin Titreşim Kayıtları ile Belirlenmesi, 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, Hatay, Türkiye, 25-27, Eylül, 2013.
22. Çalık İ., Bayraktar A., Türker T., Tarihi Yığma Yapıların Dinamik Karakteristiklerine Restorasyon Etkisinin Çevresel Titreşim Yöntemiyle Belirlenmesi: Rize Merkez Büyük Gülbahar Camisi Örneği, 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, Hatay, Türkiye, 25-27, Eylül, 2013.
23. http://www.ozelliklerinedir.com/ulkemiz-en-yuksekve-en-dusuk-sicakliklar-ile-en-yuksek-ve-en-dusukruzgar-hizlari/
24. http://www.ndbc.noaa.gov/hurricane /2005/rita
25. ASCE 7-05, Minumum Design Loads for Buildings and Other Structures, American Society of Civil Engineers, 2006.
26. Gerek E., Soyluk A., Investigation of earthquake resistance at primary school buildings in Turkey, Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (3), 485-490, 2016.
27. National Seismic Network for Buildings (RNSC), Accelerograms Recorded in RNSC, Retrieved from http://www.incerc20004.ro/seismic-network.htm.
28. Pasific Earthquake Engineering Research Center (PEER), Retrieved from http://peer.berkeley.edu
29. Sönmezer Y.B., Akbaş S.O., Işık NS., Assesment of the peak accelaration amplification ratio and fundamental period properties for the Kırıkkale province settlement area, Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (4), 711-721, 2015.