Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı 1

USLU Hasan

Anabilim Dalı : Kimya Mühendisliği

Programı : Temel İşlemler ve Termodinamik

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof.Dr. Ş.İsmail KIRBAŞLAR

Prof.Dr. Umur DRAMUR

Prof.Dr. Salih DİNÇER

Prof.Dr. M. Ali GÜRKAYNAK

Prof.Dr. Yavuz YORULMAZ

Karboksilik Asitlerin Sulu Çözeltilerden Reaktif Çözücülerle Ekstraksiyonu Ve Modellenmesi

Karboksilli asitler endüstride yaygın kullanım alanlarına sahiptir. Fermentasyonla üretimi esnasında sulu fermentasyon ortamından veya endustriyel atık sulardan ayrılması işleminin ekonomik bir şekilde gerçekleştirilmesi önem arz etmektedir.

Bu çalışmada karboksilli asitler olarak levulinik asit ve malik asitlerin sulu çözeltilerinden farklı fonksiyonel gruba sahip organik çözücülerle (alkol, keton ve ester) ekstraksiyonu 298.15 K’de incelenmiştir. Kullanılan karboksilli asitlerin bu çözücüler ve su arasındaki dağılma katsayıları deneysel olarak belirlenmiştir.

İkinci aşamada ekstraksiyon etkinliğini arttırmak amacıyla ekstraktan olarak Amberlite LA-2 (ikinci amin), tri-n-oktil amin (TOA) (üçüncül amin) ve Trioktil metil amonyum klrorid (TOMAC) (dördüncül amin) yukarıda adı geçen çözücü grupları içindeki farklı konsantrasyonlarına sahip çözeltileri kullanılmıştır. Organik fazdaki amin konsantrasyonuna bağlı olarak dağılma katsayıları ve yükleme değerleri hesaplanmıştır. Alkoller için elde edilen dağılma katsayılarından faydalanılarak Lineer Solvation Energy Relationship modeli uygulanmıstır. Sıcaklığın reaktif ekstraksiyon üzerine etkisini incelemek için en iyi sonucu veren izo amilalkol ile farklı sıcaklıklardaki (298K, 318 K, 338 K) ekstraksiyonları da çalışılmıştır.

Ayrıca su – levulinik asit – (izoamil alkol, 1-hexanol, 1-dekanol) su – levulinik asit – (dimetil süksinat, dimetil glutarat, dimetil adipta) üçlü sistemlerine ait çözünürlük eğrileri ve bağlantı doğruları 298.15 K sıcaklıklığında deneysel olarak bulunmuştur. Bağlantı doğrularına Othmer-Tobias korelasyonu uygulanarak deneysel verilerin güvenilirliği test edilmiştir.
  

  

Extraction of Carboxylic Acids from Aqueous Solutuion with Reactive Solvents and Modeling

Carboxylic acids have a widespread use in industry. During the production of carboxylic acids by the fermentation process or industrial wastewater streams the separation of acids from the aqueous media is economically in great importance.
In this work the extraction of levulinic acid and l-malic acid from aqueous solutions with solvents which have different functional groups (alcohols, ketones, esters) were investigated at 298.15 K. Distribution coefficients of these acids between water and solvents are determined experimentally.

In the second stage, to improve the extraction efficiency, the solutions at different concentrations of Amberlite LA-2 (secondery amine), tri-n-octyl amine (TOA, tertiary amine) and trioctyl methyl ammonium chloride (TOMAC) amoung the above mentioned solvents have been used as extractants. Distribution coefficients and loading factor values along amine concentration in organic phase have been calculated. Lineer Solvation Energy Relationship (LSER) model has been applied for obtained distribution coefficients come from alcohols. To investigate the effect of temperature on the reactive extraction, reactive extractions of acids by amine in isoamyl alcohol, which has the best results at 298 K, have been studied at different temperatures (298K, 318 K, 338 K).

In addition, the solubility curves and tie-lines of the water-levulinic acid-(isoamyl alcohol, 1-hexanol, 1-decanol) and water-levulinic acid-(dimethyl succinate, dimethyl glutarate, dimethyl adipate) ternary systems have been determined experimentally at 298.15 K. The reliability of the experimental tie-line data has been tested by using Othmer-Tobias correlation.
JEOLOJİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ALTUNCU Sinan

Danışman : Prof. Dr. Hüseyin Öztürk

Anabilim Dalı : Jeoloji Mühendisliği

Programı : Maden Yatakları Ve Jeokimya

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Hüseyin ÖZTÜRK

Prof. Dr. Hayrettin KORAL

Prof. Dr. Fahri ESENLİ

Prof. Dr. Sinan ÖNGEN

Prof. Dr. Fuat YAVUZ
Türkiye Fluorit Yataklarının Oluşumlarının Karşılaştırmalı İncelenmesi

Bu çalışmada Türkiye fluorit yataklarından Bayındır ve İsahocalı (Kaman-Kırşehir), Akçakent (Çiçekdağ-Kırşehir), Cangıllı (Yerköy-Yozgat), Tad Deresi (Akdağmadeni-Yozgat), Pöhrenk (Çiçekdağ-Kırşehir), Kızılcaören (Sivrihisar-Eskişehir), Başören (Kuluncak-Malatya), Yeşilyurt (Malatya), Keban (Elazığ), Divriği (Sivas), Akkaya (Feke-Adana) ve Ovacık (Tavşanlı-Kütahya) yatakları; jeolojisi, mineralojisi, jeokimyası ve sıvı kapanım özellikleri açısından irdelenmiştir.

Yatakların nadir toprak element içerikleri büyükten küçüğe doğru Kızılcaören (Ortalama 30314.1 ppm), Başören (Kuluncak-Malatya) (Ortalama 7469.32 ppm), Divriği (Ortalama 2061.39 ppm), Keban (Ortalama 553.74 ppm), İsahocalı (Ortalama 181.35 ppm), Bayındır (Ortalama 179.67 ppm), Tad Deresi (Ortalama 176.72 ppm), Akçakent (Ortalama 152.43 ppm), Cangıllı (Ortalama 128.98 ppm), Yeşilyurt (Ortalama 96.95 ppm), Pöhrenk (Ortalama 41.85 ppm), Ovacık (Ortalama 41.47 ppm) ve Akkaya (Ortalama 14.87 ppm) şeklinde bulunmuştur

Yatakların sıvı kapanım incelemelerine göre oluşum sıcaklıkları ve tuzlulukları Kızılcaören LVS (Sıvı+Gaz+Katı) tipi, Th_ort (Ortalama homojenleşme sıcaklığı) = 294 ⁰C, S_ort (Ortalama % NaCl tuzluluk eşdeğeri)= % 35.5 NaCl eşd., LV (Sıvı+Gaz) tipi, Th_ort = 299 ⁰C, S_ort= % 15.44 NaCl eşd., Başören (Kuluncak-Malatya) LVS tipi Th_ort > 584 ⁰C S_ort= % 60 NaCl eşd., LV tipi Th_ort > 345 ⁰C S_ort= % 5.2 NaCl eşd., Keban LVS tipi Th_ort > 482 ⁰C, S_ort= % 57 NaCl eşd., LV tipi Th_ort = 324 ⁰C, S_ort= % 15 NaCl eşd., Divriği LV tipi Th_ort = 287 ⁰C, S_ort= % 13.71 NaCl eşd., Bayındır LV tipi Th_ort : 321.8.. ⁰C, S_ort= % 7.11 NaCl eşd., İsahocalı LV tipi Th_ort : 273.5 ⁰C, S_ort= % 6.9 NaCl eşd., Cangıllı LV tipi Th_ort 215.5 ⁰C, S_ort= % 7.1 NaCl eşd., Akçakent LV tipi Th_ort 215.5 ⁰C, S_ort= % 7.1 NaCl eşd. ve Pöhrenk LV tipi Th_ort 304 ⁰C, S_ort= % 6.1 NaCl eşd. şeklinde saptanmıştır.

Yatakların element birliktelikleri Kızılcaören’ de F+Ba+Th+NTE+P+Ti+Nb+Ta+Cu+Mo+Sc+Be+Sr+W+Mn, Başören (Kuluncak-Malatya) yatağında F+Ba+Th+NTE+P+Ti+Mn+Hf+Zr+Nb+Ta+Be şeklinde olup birbirine benzerlik gösterir. Keban Yatağındaki elementel birliktelik ise F+NTE+Mg+K+Ba +Sr+ W+Mo+Cu+Pb+Zn+As+Bi+Ag+Tl+Se şekline olup F+NTE+Cu+Bi+U+Sn+As+Sb+Ag +Be+Nb+Co şeklindeki Divriği yatağına kısmen benzerdir. Kırşehir Masifi fluorit yatakları olan İsahocalı, Akçakent, Cangıllı, Bayındır, Tad Deresi fluorit yatakları NTE ve diğer uyumuz elementler açısından özellikle de Nb+Ta+Eu+Hf+Th+Au açısından fakir olup F+Si birlikteliği tipiktir. Kireçtaşları içindeki yataklardan Yeşilyurt yatağında F+Ba+Si, Akkaya yatağında F+Ba+Sr, Pöhrenk yatağında F+Si+Ba+Sr+Zr ve Ovacık yatağında F+Ba+Sr şeklinde bir element birlikteliği görülür. Tavşanlı, Pöhrenk ve Yeşilyurt fluorit yataklarında NTE ve diğer uyumsuz element fakirliği tipiktir.

Türkiye fluorit yataklarının hepsi Antolidlerde yer alır ve çarpışma sonrası alkali magmatiklere bağlı oluşmuşlardır. Bunlardan Kızılcaören, Başören (Kuluncak-Malatya), Keban ve Divriği yüksek sıcaklıklarda, uyumsuz elemenlerce zengin pegmatitik-pnömatolitik koşullarda oluşmuştur. Bayındır, İsahocalı, Cangıllı, Akçakent ve Tad Deresi fluorit yatakları ise orta-yüksek sıcaklıklarda, daha sığda ve geç hidotermal çözeltilerden kuvars ile birlikte kırık dolgusu şeklinde oluşmuştur. Kireçtaşları içindeki Yeşilyurt, Feke, Pöhrenk ve Ovacık yatakları hidrotermal ornatım tipte olup, derinde gizli bir alkali magmatik kütleyle ilişkili oluşmuş olmalıdır.

This study investigates the geology, mineralogy, geochemistry and fluid inclusion characteristics of the fluorite deposits of Bayındır and İsahocalı (Kaman-Kırşehir), Akçakent (Çiçekdağ-Kırşehir), Cangıllı (Yerköy-Yozgat), Tad Deresi (Akdağmadeni-Yozgat), Pöhrenk (Çiçekdağ-Kırşehir), Kızılcaören (Sivrihisar-Eskişehir), Başören (Kuluncak-Malatya), Yeşilyurt (Malatya), Keban (Elazığ), Divriği (Sivas), Akkaya (Feke-Adana) and Ovacık (Tavşanlı -Kütahya) in Turkey.

Rare earth element (REE) contents of the deposits range Kızılcaören (av. 30314.1 ppm), Başören (Kuluncak-Malatya) (av. 7469.32 ppm), Divriği (av. 2061.39 ppm), Keban (av. 553.74 ppm), İsahocalı (av. 181.35 ppm), Bayındır (av. 179.67 ppm), Tad Deresi (av. 176.72 ppm), Akçakent (av. 152.43 ppm), Cangıllı (av. 128.98 ppm), Yeşilyurt (av. 96.95 ppm), Pöhrenk (av. 41.85 ppm), Ovacık (av. 41.47 ppm) and Akkaya (av. 14.87 ppm).

Fluid inclusion studies indicate formation temperatures of Kızılcaören LVS (Liquid+Vapour+Solid) type, Thav = 294 0C, Sav= % 35.5 NaCl eqv., LV type, Th_av = 299 ⁰C, S_av= % 15.44 NaCl eqv., Başören (Kuluncak-Malatya) LVS type Th_av > 584 ⁰C S_av= % 60 NaCl eqv., LV type Th_av > 345 ⁰C S_av= % 5.2 NaCl eqv., Keban LVS type Th_av > 482 ⁰C, S_av= % 57 NaCl eqv., LV type Th_av = 324 ⁰C, S_av= % 15 NaCl eqv., Divriği LV type Th_av = 287 ⁰C, S_av= % 13.71 NaCl eqv., Bayındır LV type Th_ort : 321.8. ⁰C, S_av= % 7.11 NaCl eqv., İsahocalı LV type Th_av : 273.5 ⁰C, S_av= % 6.9 NaCl eqv., Cangıllı LV type Th_av 215.5 ⁰C, S_av= % 7.1 NaCl eqv., Akçakent LV type Th_av 215.5 ⁰C, S_av= % 7.1 NaCl eqv. and Pöhrenk LV type Th_av 304 ⁰C, S_av= % 6.1 NaCl eqv.

Element associations of the Kızılcaören and the Başören (Kuluncak-Malatya) fluorite deposits consist of F+Ba+Th+REE+P+Ti+Nb+Ta+Cu+Mo+Sc+Be+Sr+W+Mn and F+Ba +Th+REE+P+Ti+Mn+Hf+Zr+Nb+Ta+Be, respectively. These two deposits show close relationship as geochemical character. Element associations of the Keban and Diviriği flourite deposits consist of F+REE+Mg+K+Ba+ Sr+W+Mo+Cu+Pb+Zn +As+Bi+Ag+Tl+Se and F+REE+Cu+Bi+U+Sn+ As+Sb+Ag+Be+Nb+Co, respectively. These two deposits are also reveals similar geochemical feature. Fluorite deposits of Kırşehir Massif, İsahocalı, Akçakent, Cangıllı, Bayındır and Tad Deresi are deplated as REE and certain incompatible trace elements especially as Nb+Ta+Eu+Hf+Th+Au. F and Si association is a typical feature for these deposits. Elemental association of the carbonate-hosted fluorite deposits are F+Ba+Si for the Yeşilyurt deposit whereas, F+Ba+Sr, for the Akkaya, F+Si+Ba+Sr+Zr for the Pöhrenk and F+Ba+Sr for the Ovacık deposit. REE and the other incompatible trace element depletion is a typical feature for these deposits.

The studied fluorite deposits of Turkey occur in Anatolides orogenic belt and related to post-collisional alkaline magmatism. The Kızılcaören, Başören (Kuluncak-Malatya), Keban and Divriği fluorite deposits with high amount of incompatible trace element, formed in a high temperature condition during the pegmatite-pneumatolitic stage of the alkaline intrusion. Bayındır, İsahocalı, Cangıllı, Akçakent ve Tad Deresi fluorite deposit formed by late stage hydrothermal fluids in a relatively shallow level as a fracture filling vein deposits with quartz. The Yeşilyurt, Akkaya, Pöhrenk and Ovacık deposits which occur in limestone formed associated with hydrothermal replacement processes which are possible related to an alkaline magmatic body laying beneath the deposits.

Danışman : Doç. Dr. Oğzu ÖZEL

Anabilim Dalı : Jeofizik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2008

Tez Savunma Jürisi : Doç. Dr. Oğuz ÖZEL

Prof. Dr. Bilge SİYAHİ

Prof. Dr. Demir KOLÇAK

Prof. Dr. Hasan ARMAN

Doç. Dr. Eşref YALÇINKAYA

Vs30 ve Diğer Zemin Büyütme Kestirimlerinin Karşılaştırılarak Zemin Sınıflamalarında Güvenilirliğin Araştırılması

Bu tez çalışmasında; zeminlerin kayma dalgası hızının yüzeyden itibaren ilk otuz metre için ortalama değeri olan Vs30 değerinin, zemin büyütmesini iyi temsil edip edemeyeceği ayrıca depreme dayanıklı yapı yönetmeliklerinde Vs30’a göre tanımlanan farklı zemin sınıflarına bağlı kayma dalga hızı ile elde edilen büyütmeler ve depremlerin oluşturduğu gerçek büyütme kestirimleri karşılaştırılarak araştırılmıştır. Bu amaçla çalışma alanı Adapazarı bölgesi seçilmiş ve bu bölgedeki kayma dalgası hız dağılımını belirlemek için Çok Kanallı Yüzey Dalgaları Analiz Yöntemi (MASW) ile kayma dalgası hızının dağılımı 100 noktada ilk 50 metrelik zemin dilimi için belirlenmiştir. Belirlenen zeminlerin Eurocode8, UBC ve Türk Deprem Yönetmeliğine göre sınıflamaları yapılıp haritalanmıştır. Yüzeyden itibaren ilk 30 metre için elde edilen hız değerlerinden Midorikawa (1987), Borcherdt ve diğ. (1991) ve Joyner ve Fumal (1984) yaklaşımları kullanılarak zemin büyütmeleri kayma dalgası hızlarından kestirilmiştir. Çalışma sahasında daha önce Fah ve diğ. (2003) tarafından yapılan mikrotremor (Yatay/Düşey; H/V) çalışmasından elde edilen zemin hakim frekansları ampirik yaklaşımlar kullanılarak “yumuşak sediment kalınlığı” belirlenmesinde kullanılmıştır.Çalışma alanında ayrıca, kayma dalgası hızından hakim periyotlar Kanai (1982) bağıntısı ile belirlenmiştir. Yine Vs hızları (600 m/sn ve 700 m/sn kabul edilerek) ana kaya derinlikleri belirlenmiştir. Bölgede daha önce Özel ve Sasatani (2004)’nin mikotremor dizilim ölçümlerinden elde ettiği derin kayma dalga hız yapısı, “yumuşak sediment kalınlığı” ve “Çok Kanallı Yüzey Dalgaları Yöntemi (MASW)” ile elde edilen kayma dalgası hız verilerinin her üçü karşılaştırılmıştır. Bölgede daha önce oluşmuş büyüklükleri 4.0 ile 5.6 arasında olan depremlerin çalışma alanındaki çeşitli istasyonlardaki (Babalı, Şeker, Genç, Hastane, Toyota ve İmar) ivme kayıtları kullanılarak Referans İstasyonu Yöntemi (İmar istasyonu referans istasyon olmak üzere) ile 0.1-1.0 sn aralığındaki büyütmeler deprem verilerinden belirlenmiştir. Ayrıca bu istasyonların her birindeki deprem kaydı için “Tek İstasyon Yöntemi” (Nakamura Tekniği) uygulanarak bu istasyonların bulunduğu ortamın hakim periyotları belirlenmiştir. Depreme dayanıklı yapı tasarımı yönetmeliklerinde tanımlanan Vs30’a dayanan zemin türleri ile büyütme ve hakim periyot değerleri karşılaştırılmıştır. Büyütme, hakim periyot ve derinlik kestirimi için kullanılan tüm veri birlikte değerlendirilmiş ve birbirileri ile olan uyum veya uyumsuzluğuna bakılmıştır.

Sonuç olarak Vs30’un Adapazarı örneğinde olduğu gibi havza türü yapıların bulunduğu alanlardaki depremlerin zeminlerde oluşturduğu büyütmeler ile iyi bir uyum sergilemediği sonucuna varılmıştır.

  

Comprasion between Vs30 and other Estimates of Site Amplification, and their Reliability of Soil Classification

The aim of the thesis is to verify if: (1) the average of shear wave velocity in the first 30 m (Vs30) of the soil is a good proxy of site amplification; and (2) relevant spectra is adequate. For this aim, it is compared the soil amplifications obtained by both Vs30 and real earthquake data for different soil types in several Earthquake Resistant Seismic Design Codes. Adapazarı area is selected as study area, and shear-wave velocity distribution is obtained by Multi Channel Analysis of Surface Waves (MASW) in 100 sites for soil column of first 50 meters. For these sites, soil classifications are mapped according to the Eurocode-8, UBC (NEHRP) and the Turkish Seismic Design Code. Site amplifications are estimated by shear-wave velocity proposed by Midorikawa (1987), Borcherdt et al (1991) and, Joyner and Fumal (1984) for soil column of the first 50 meters. Microtremor measurements are performed in the study area. By using the data obtained from these measurements (Fah et al, 2003), fundamental frequencies are obtained. It was determined soft sediment thickness by these data by using empirical approach. In the study field, fundamental periods were obtained by Vs (shear wave) data by Kanai (1982) equation. From Vs data, depths of engineering bedrock were also determined by assumption of 600 m/s and 700 m/s of bedrock depths. The shear-wave velocity structure beneath measured sites by MASW is compared with deep shear-wave velocity structures obtained by Özel and Sasatani (2004) and soft sediment thickness obtained by microtremor data, as well. Aftershock data, whose magnitudes range between 4.0-5.6, obtained by six stations (Babalı, Şeker, Genç, Hastane, Toyota and İmar) that installed in and around the Adapazarı basin are used to estimate response spectra of sites by using Reference Station Method, and amplifications between 0.1 and 1.0 s, as well. Furthermore, fundamental periods of station sites are estimated by Single Station Method (Nakamura technique or H/V method). Site types, based on Vs30 in seismic design codes, were compared with fundemental periods and amplification values that obtained by earthquake data. All the obtained results (amplifications, fundamental periods and depth estimations), are evaluated in context of harmony or disharmony each other. Site responses defined in Seismic Design Codes according to Vs30 were evaluated by fundamental periods and site amplifications obtained by real earthquake data. As a result, site amplifications (from real earhquake data ) and relevant spectra (from Vs30) are not good agreement in basin type structures like Adapazarı.


ALTUNCU POYRAZ Selda

Danışman :Prof.Dr. Ali PINAR, Doç.Dr. Mustafa Kemal TUNÇER(2.Danışman)

Anabilim Dalı :Jeofizik Mühendisliği

Programı :

Mezuniyet Yılı :2009

Tez Savunma Jürisi :Prof.Dr. Ali Pınar,

Prof.Dr. Demir KOLÇAK,

Prof.Dr.Yıldız ALTINOK,

Prof.Dr. Gündüz HORASAN,

Prof.Dr. Niyazi TÜRKELLİ,

Doç.Dr. Mustafa Kemal TUNÇER(2.Danışman)


Isparta Büklümünü Oluşturan Tektonik Yapıların Sismolojik Yöntemlerle Araştırılması

Bu çalışmada Isparta Büklümü ve bu büklümü meydana getiren tektonik yapılar, sismolojik yöntemlerle araştırılmaya çalışılmıştır. Bu amaç doğrultusunda çalışma alanında moment tensör ters çözüm yöntemi ve alıcı fonksiyon tekniği uygulanmıştır. Sismolojik yöntemlerle elde edilen yapılar, manyetik modelleme sonucunda elde edilen yeraltı yapılarıyla karşılaştırılmıştır.

Güneybatı Anadolu (26-320D, 36-390K ) bölgesinin günümüze kadar olan depremselliği incelenmiştir. Bu inceleme tarihsel ve aletsel dönem olmak üzere iki ayrı katalog derlenmesi şeklinde yapılmıştır. Aletsel döneme ait kayıtlar 1900-2007 yılları arasını kapsamaktadır. Tarihsel dönem kayıtları M.Ö 411-1900 yılları arasını kapsar. Kataloglara baktığımız zaman 1900-2007 yılları arasında, büyüklüğü M≥4 olan depremlerin yersel dağılımı bölgenin depremselliğinin aktif olduğunu göstermektedir. Diğer taraftan; tahrip edici depremlerin 1900 yılları öncesinde çok sık görüldüğü halde son yüzyılda yıkıcı depremler açısından bölgenin sismik sakinlik dönemi içinde olduğu söylenebilir. İkinci veri seti ise, 1900-2004 yılları arasında meydana gelmiş yıkıcı depremlerin odak mekanizması çözümlerini içeren katalogdur. Bu katalog için bölgede yapılmış tüm mekanizma çözümleri derlenmiştir.
Bölgenin güncel tektoniğine katkı sağlamak amacı ile 2007 yılında Egirdir, Isparta’da meydana gelen depremlerin lokasyon çözümleri yeniden hesaplanmış ve bölgesel moment tensör ters çözüm tekniği kullanılarak büyüklüğü 3.5 >M>5.0 arasında değişen 21 adet depremin kaynak mekanizması ile Kaş ve civarında meydan gelen, büyüklüğü M≥3.5 olan 15 adet depremin mekanizma çözümleri elde edilerek sonuçlar bölgenin tektonik yapısı ile ilişkilendirilmiştir. 2007 yılında meydana gelen bu depremler yersel olarak KKD-GGB doğrultulu ve Eğirdir Gölü’nü GD’dan sınırlayan fay sistemi üzerinde yer almaktadır. Ancak bu çalışmada ele alınan depremler KB-GD doğrultulu fay mekanizmasına sahiptir. 2007 yılı içerisinde meydana gelen bu depremlerin Eğirdir Fayı’ndan ziyade, ya bu fayın eşlenik fayı ya da Eğirdir Fayı’nı kesen KB-GD doğrultulu Aksu Fayının Eğirdir Gölü içerisindeki devamının hareketi ile oluştuğu sonucunu ortaya koymaktadır.

Isparta Büklümü ve civarındaki güncel tektoniği etkileyen genç fay sistemlerin Eğirdir-Kovada Grabeni, Antalya Fay Zonu, Aksu Bindirmesi, Akşehir-Simav Fayı, Fethiye-Burdur Fay Zonu, Helen-Kıbrıs Yayı olduğu düşüncesinden yola çıkarak 35-390 K enlemi, 27-330 D boylamı arasındaki bölgenin ISC (International Seismological Center) kataloglarından P dalgası ilk varışları okunarak, büyüklüğü M≥4 olan 43 adet depremin mekanizması çözümleri bulunmuştur. Kaş güneyinde ve Akdeniz’in içerisinde meydana gelen depremlerin ilk hareket ve moment tensor ters çözümleri sonucunda normal, ters ve doğrultu atımlı fay mekanizmasına uygun deprem çözümleri ortaya çıkmıştır. Kaş ve civarında çözülen depremlerin farklı fay mekanizmalarına sahip olmaları, bir başka deyişle değişik doğrultularda ve farklı tür aktif fayların çok sık aralıklarla ve yanyana bulunmaları terslenme tektoniği ile davranışlarını değiştirmiş olmalarını düşündürmektedir.

Alıcı fonksiyon tekniği (Receiver Function) kullanılarak ISP ve AKSU sismik istasyonları altındaki kabuk yapısını modellemek için alıcı fonksiyonlarının ve yüzey dalgası grup hızlarının birleşik ters çözüm yöntemi uygulanmıştır. 2005-2008 yılları arasında geniş-bantlı ISP istasyonu tarafından kaydedilmiş 205 deprem arasından iyi tanımlanan 32 adet deprem, AKSU sismik istasyonu için ise, 2007 yılı içinde kaydedilmiş toplam 117 deprem arasından iyi tanımlanan 45 adet deprem alıcı fonksiyonları ve yüzey dalgası grup hızlarının birleşik ters çözüm yöntemi kullanılarak çözülmüştür. ISP istasyonu altındaki kabuk kalınlığı yaklaşık 31-35 km, AKSU istasyonu altındaki kabuk yapısı yaklaşık 33-36 km bulunmuştur. Alıcı fonksiyon tekniği ile ISP ve AKSU istasyonu için bulunan düşük kayma hızları sığ astenosferin varlığına işaret etmektedir.

Eğirdir ve civarı için, MTA’dan alınan havadan manyetik verilere 2-boyutlu dayk türü yapılar için iteratif ters çözüm tekniği uygulanarak modellemeye çalışılmıştır. Modelleme sonucunda daykın GB yönünde dalım gösterdiği ve 2007 Eğirdir depremlerinin mekanizma çözümleri ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. 2000-2002 Sultandağı, 1971 Burdur depremlerine baktığımız zaman; 2000 Sultandağı depreminin kayma vektörünün KD, 2002 Çay-Eber depreminin KKD doğrultulu, 2002 Bolvadin depreminin KKB doğrultulu, 1971 Burdur depreminin KB, 2007 Eğirdir depremlerinin GB doğrultulu kayma vektörüne sahip olduğu düşünülürse, Isparta büklümünün uç kısmında ışınsal bir açılma olduğu söylenebilir.

In this study, the Isparta Angle and the tectonic structure forming this angel were studied by means of seismological methods. For this purpose, the moment tensor inversion method and the receiver function method were applied. Structures obtained by seismological methods were compared with the underground structures obtained by magnetic modelling.

The seismic activity taking part in southwestern Turkey covering the region between 36-39 N latitude and 26-32 E longitude was examined. This goal was achieved by utilizing two different types of catalogue, namely the instrumental catalogue that includes the events occurred during the 1900-2007 period. The historical events cover the period between B.C 411-1900. The earthquakes with magnitude greater than M≥4 derived from the catalog search show that during the 1900-2007 period the region was tectonically very active. On the other hand, the high number of the devastating events in the historical catalogue and the lack of large events in the instrumental catalogue suggest that at present the region is in seismic quiescence period. Our second type data set includes fault plane solutions of large and moderate sized earthquakes occured during the 1900-2004 period. For this catalog all fault plane solutions in this region were gathered.

In order to make contribution to better understand the neotectonic of this region, we relocated the earthquakes that took place in the seismic activity occurred in Eğirdir, Isparta in 2007. Source mechanisms of 21 earthquakes with magnitudes between 3.5 >M>5.0 were calculated by means of regional moment tensor inversion technique. In addition, source mechanism of fifteen earthquakes with size greater than 3.5 was also calculated for events in Kaş region and the results were correlated for regional tectonic structures. The Eğirdir local earthquakes of 2007 have a nodal plane striking NW-SE showing normal faulting with strike slip component mechanism which we infer as a fault plane considering the epicentral distribution of the seismic activity. The event distribution show that these earthquakes did not take part on the well-known NNE-SSW trending Eğirdir Fault but rather they were either on the Eğirdir conjuction fault or on the fault that is the extension of the Aksu Fault that have NW-SE strike.

Since Eğirdir-Kovada graben, Antalya Fault Zone, Aksu Thrust, Akşehir-Simav Fault Zone, Fethiye-Burdur Fault Zone, and the Helenic-Cyprus Arc fault systems are main tectonic features affecting the neotectonics in the vicinity of Isparta Angle in the region between 35-390 N latitude, 27-330 E longitute, the fault plane solutions 43 earthqukes M≥4 were obtained by means of P first motion from ISC (International Seismological Center). As a result of the analysis of P wave first motion data and the moment tensor inversion solutions of earthquakes in the south part of Kaş and in the Mediterranean Sea, we obtained normal, thrust and strike-slip faulting mechanism. Such results can be interpreted as fault behaviours caused by inversion tectonics because earthquakes in the vicinity of Kaş have different faulting mechanisms and different active faults are settled at close intervals.

In order to model the crustal structure beneath the ISP and AKSU seismic stations the receiver function and surface wave group velocity joint inversion method were applied. Well described 32 earthquakes selected from 205 earthquakes recorded by broand-band ISP seismic station in the year between 2005-2008 and 45 earthquakes selected from 117 earthquakes recorded by AKSU seismograph station were solved by using receiver function and surface wave group velocity joint inversion method. It was found that the crustal thickness under ISP station was approximately 31-35 km and under the AKSU station was approximately 33-36 km. The very low shear wave velocity for ISP and AKSU station found by receiver function technique could be related to shallow asthenospheric mantle.

In order to model the 2-D dike structures, iterative inversion solutions technique was applied by using aeromagnetic data for the vicinity of Eğirdir that was taken from MTA. As a result of modelling we identified dikes dipping in SW direction and this result is consistent with the 2007 Eğirdir earthquakes mechanism solutions. By investigating the 2000-2002 Sultandağı earthquakes and the 1971 Burdur earthquakes; we observe that the slip vectors of the 2000 Sultandağı earthquake was in NE direction, the 2002 Çay-Eber earthquake was in NNE direction, the 2002 Bolvadin earthquake was in NNW direction, the 1971 Burdur earthquake was in NW, and the 2007 Eğirdir earthquake’s was in SW directions. The slip vectors of all these events show that obvious radial extension acting within Isparta Angle.
YILMAZER Mehmet

Danışman : Prof. Dr. Ali PINAR

Anabilim Dalı : Jeofizik Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Ali PINAR

Prof. Dr. İbrahim KARA

Prof. Dr. Cemil GÜRBÜZ

Prof. Dr. Şerif BARIŞ

Doç. Dr. Oğuz ÖZEL

Türkiye’de 3-Bileşenli Kuvvetli Yer Hareketi Ve Geniş Bantlı Deprem Kayıtlarından Faylanma Mekanizmalarının Belirlenmesi Ve Sismotektonik Yorumları

Çalışmanın amacı, sayısal sismik verileri kullanarak faylanma mekanizmalarının belirlenmesi ve bulguların sismotektonik yorumlarının yapılması olarak özetlenebilir. Bu amaca uygun olarak çalışma genel anlamda üç ana aşamadan oluşturulmuştur. Bunlar işlem sırasına göre Moment Tensör Ters Çözümü, Gerilme Çözümlemesi ve Sismotektonik Yorumlama olarak sıralanmaktadır.

Bu tez kapsamında geliştirilen yazılım, bir depremin yerini, büyüklüğünü ve faylanma mekanizmasını belirleme aşamasında gerekli tüm işlemleri yardımcı yazılım kullanmaksızın yapacak şekilde tasarlanmıştır. Yazılım genel anlamda SAC (Goldstein 2008) formatını kullanmasına karşın, beş ayrı formattaki ivme kayıtlarını da otomatik olarak algılama yetisine sahiptir. Geliştirilen yazılım kullanılarak bir depremin çözümlenmesi sırasında ardışık olarak yapılan işlemler sinyal kalitesinin belirlenmesi, faz okumalarının yapılması, depremin yeri (hypocenter) ve oluş zamanının belirlenmesi, depremin büyüklüğünün (MD, ML ve MS) belirlenmesi ve Moment Tensör Ters Çözüm yöntemi ile mekanizma çözümlemesinin yapılması şeklinde sıralanır.

Programın ana işlevlerine ek olarak Suetsuge (1998) tarafından geliştirilen ilk hareket yönlerinden faylanma mekanizması çözümü yapan algoritma yazılımla bütünleştirilmiştir. Bu yolla yapılacak mekanizma çözümlerinde, kullanıcı kendi oluşturacağı odağı terk ediş açısı (take-of angle) tablolarını kullanabileceği gibi, yer belirleme sırasında hesaplanan terk ediş açılarını doğrudan kullanarak çözüm yapabilecektir.

Faylanma mekanizmalarını belirlemek amacıyla geliştirilen yazılım, gerek hız gerekse ivme kayıtlarını aynı anda kullanarak moment tensör ters çözüm (MTI) yapabilmektedir. Yazılımın farklı kişilerce çok sayıda veri üzerinde denemeleri yapılmış ve çözümlerin güvenilirliği konusundaki kuşkular en aza indirilmiştir. Testler sırasında Harvard tarafından çözümlemesi yapılan onlarca deprem geliştirilen yazılımla çözülmüş ve sonuçların genelde uyumlu olduğu gözlenmiştir. Uygulamalarda kullanılan 3 bileşen geniş bant sayısal veri setlerinin tamamı Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KRDAE) Ulusal Deprem İzleme Merkezi (UDİM) sayısal veri arşivlerinden, 3 bileşen kuvvetli yer hareketlerine ilişkin sayısal veri setleri ise Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Deprem Araştırma Dairesi (DAD) arşivlerinden alınmıştır. Çözümlemesi yapılan depremlerin büyük bir çoğunluğu, Türkiye’de geniş bantlı sayısal kayıtçıların yoğun olarak kullanılmaya başlandığı 2004 yılı ve sonrasında kaydedilen sayısal verilerden oluşmaktadır ve taban büyüklük M≥3.5 olarak seçilmiştir. Çözümlemesi yapılan depremlerin gerilme analizi yapılması tasarlanan bölgelerde yer almasına özen gösterilmiştir.

Yapılan çözümler sırasında büyüklüğü M≤4 olan depremler ve kaynağa yakın istasyonlar için frekans aralığının göreceli olarak yüksek tutulmasının daha iyi sonuç verdiği gözlenmiştir.

Çalışma kapsamında yaklaşık 600 depremin MTI yöntemi ile çözümlemesi yapılmış ve bu çözümler kataloglarda var olan çözümlerle birleştirilerek 18 ayrı bölgede gerilme analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda elde edilen bölgesel gerilme eksenleri haritalanarak tektonikle ilişkisi araştırılmıştır. Bu bağlamda, Türkiye genelinde 18 ayrı bölge için elde edilen stres tensör bileşenlerinden en büyük asal gerilme ekseni σ1 ve en küçük asal gerilme ekseni σ3’ün uzaysal dağılımı GPS vektörleriyle karşılaştırılmıştır. Buna göre, Güneybatı Anadolu’da tektonik çekme kuvvetlerinin etkin olduğu bölgelerde σ3 ekseni GPS vektörleriyle paralellik göstermektedir. Buna karşın, Doğu Anadolu sıkışma bölgelerinde σ1 ekseninin GPS vektörlerine paralel olduğu gözlenmiştir. Anadolu ve Ege bölgesinde tektonik çekme kuvvetlerinin başlıca kaynağı Afrika levhasının Helen ve Kıbrıs yayları boyunca oluşturduğu yitim zonu ve tektonik sıkışma kuvvetlerinin kaynağı ise Arap levhasının kuzey ucunda meydana gelen kıta-kıta çarpışması olduğu bilinmektedir. Bu bilinenlerin ışığı altında, elde edilen sonuçlar genelde, Doğu Akdeniz ve Anadolu için varsayılan tektonikle uyum içerisindedir. Ancak, Adana-Hatay ve Doğu Anadolu Fayının yer aldığı kesimlerde elde edilen gerilme analizi sonuçları bu bölgelerin Arap levhasının yanı sıra büyük oranda Afrika levhasının da etkisinde olduğunu çağrıştırmaktadır.

Determination of Faulting Mechanism of Earthquakes Using 3-Component Strong Motion and

Broadband Records and Their Seismotectonic Implications

The objective of the thesis can be briefly outlined as derivation of the focal mechanisms using digital seismic data and their seismotectonic implications. The objective is realized in three steps, namely, Moment Tensor Inversion, Stress Tensor Inversion and Seismotectonic Implications.

The algorithm developed here locates the earthquake, estimates its size and derives a focal mechanism without need for an extra software. Besides the general SAC (Goldstein, 2008) format the software recognizes automatically five different formats of strong motion data. The sequential data processing includes estimation of the signal quality, automatic seismic phase reading, estimation of the origin time and its location, estimation of its size (MD, ML and MS) and estimation of a fault plane solution through moment tensor inversion.

In addition, the software includes a program developed by Suetsuge (1998) to estimate the fault plane solution of earthquakes using first motion polarity data. The users can construct their own take-off angle tables to be used for the focal mechanism estimations or can use directly the take-off angles calculated during earthquake location process.

The software to retrieve the focal mechanisms of earthquakes through moment tensor inversion (MTI) method uses both velocity and strong motion records. This software has been under test and has been utilized by many researches thus the ambiguities on the results were significantly reduced. Meanwhile, tens of solutions obtained by the Harvard group where compared with the ones we obtained and the result was a satisfactory. The 3-component broadband data used in the applications are retrieved from the digital data archive of Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute (KOERI) National Earthquake Monitoring Center (NEMC) while the 3-componet strong motion data were retrieved from the data archive of Earthquake Research Departemnt (ERD) of the Ministry of Public Works and Settlement. Most of the events we analyzed belongs to the period starting from 2004 because the density of the instruments increased considerbaly since then and the threshold magnitude was Mw=3.5. Special care was taken for the events taking part in the regions where we planned to derive stress tensors.

The results show that the frequency band including higher frequncies yield better results for the M<4 events recorded at stations closer to the epicenter.

In total, we obtained solutions for approximately 600 earthquakes using the MTI method and combining these solutions with the ones given at different catalogues forms a data set that we used to estimate the stress tensors acting at 18 different regions. The results of this analysis were mapped to show the orientations of the maximum and minimum principal stress directions so as to reveal the spatial stress pattern to be used for tectonic implications of the focal mechanisms. In this respect, the spatial distribution of the maximum principal stress axis σ1 and the minimum principal stress axis σ3 are displayed along with the GPS vectors. This illustration indicates that in SW Turkey where the tensile forces dominate the tectonics, the σ3 axes are parallel to the GPS vectors. On the contrary, in Eastern Turkey where compression is dominant, the σ1 axes are parallel to the GPS vectors. It is well known that the causative for the tensile forces in Western Anatolia and Aegean regions is the subduction process along the Hellenic and Cyprus arcs while the compressive forces are generated by the collision process at the tip of the Arabian plate. Considering these facts, our results are mainly a confirmation of what is known but the orientations of the principal stress axes for the Adana-Hatay and East Anatolian fault zone suggest that these regions are influenced mainly from the motion of African plate rather than the Arabian plate.

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
HACIOĞLU Yüksel

Danışman : Prof. Dr. Nurkan YAĞIZ

Anabilim Dalı : Makina Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Nurkan YAĞIZ

: Prof. Dr. Ahmet SERTBAŞ

: Prof. Dr. İsmail YÜKSEK

: Prof. Dr. Salim ÖZÇELEBİ

: Doç. Dr. Rahmi GÜÇLÜ


Mekanik Sistemlerin Geri Adımlamalı (Backstepping) Kontrolü

Bu çalışmada, değişik mekanik sistemlerin kontrolü için, yeni geri adımlamalı kontrol yöntemleri tasarlanmıştır. Sistemin kontrolünde kullanılacak olan geri besleme kontrol kuralının ve sistemin kararlılık analizinde kullanılan Lyapunov fonksiyonunun sistematik bir şekilde elde ediliyor olması geri adımlamalı kontrol yönteminin tercih edilmesinin en önemli sebebidir. Diğer önemli bir sebep de, bu kontrol yönteminin doğrusal olmayan sistemlere de uygulanabilmesidir. Bu çalışmada, önce, doğrusal olmayan sistemlerin kararlılığı incelenmiş ve klasik geri adımlamalı kontrol yöntemi tanıtılmıştır. Sonra, bu tezde tasarlanan yeni geri adımlamalı kontrol yöntemleri sunulmuştur. Bu tezde tasarlanan yeni geri adımlamalı kontrolcülerde, eşdeğer kontrolün kestirimi yapıldığından, kontrol edilecek sisteme ait parametrelerin gerçek değerlerini bilme ihtiyacı büyük ölçüde ortadan kalkmaktadır. Böylece, daha uygulanabilir bir kontrolcü elde edilmektedir. Buna ilaveten, sabit bir kontrol katsayısının bilinmediği durum için de yeni uyarlamalı geri adımlamalı kontrolcü tasarlanmıştır. Ayrıca, dış bozucu etkilerin varlığında kullanılabilecek robust geri adımlamalı kontrolcü de tasarlanmıştır. Sonra, hem bilinmeyen parametrelerin hem de dış bozucu etkilerin varlığında kullanılabilecek, yeni robust ve uyarlamalı geri adımlamalı kontrolcü tasarlanmıştır. Ardından, geliştirilen geri adımlamalı kontrolcülerin kontrol kazançlarını sistemin durumuna göre ayarlamak için bir bulanık mantık birimi tasarlanmıştır. Böylece, bu bulanık mantık biriminin, tasarlanan yeni geri adımlamalı kontrolcülerle birlikte kullanılması sonucunda, yeni bulanık mantıklı geri adımlamalı kontrolcüler elde edilmiştir. Son olarak, tasarlanan bu yeni geri adımlamalı ve bulanık mantıklı geri adımlamalı kontrolcüler, tam taşıt aktif süspansiyon sistemi, aktif dinamik sönümleyicili dokuz katlı bina modeli ve üç uzuvlu uzaysal robot kol modeline uygulanmış ve elde edilen sonuçlar incelenmiştir.

In this study, new backstepping control methods are designed for the control of different mechanical systems. Obtaining the feedback control law for the control of the system and the Lyapunov function for the stability analysis of the system in a systematic way is the most important reason for choosing the backstepping control method. Another important reason is applicability of this control method to nonlinear systems. In this study, first, stability of nonlinear systems is reviewed and classical backstepping control method is introduced. Then, new backstepping control methods designed in this thesis are presented. Since equivalent control is estimated in the designed new backstepping control methods, the need for the knowledge of the actual values of the system parameters is substantially eliminated. Thus, a more applicable controller is obtained. Additionally, a new adaptive backstepping controller is designed for the case of an unknown constant control coefficient. Also, a robust backstepping controller is designed that can be used in the presence of external disturbances. Then, a new robust and adaptive backstepping controller is designed that can be used in the presence of both unknown parameters and external disturbances. Afterwards, a fuzzy logic unit is designed in order to tune the control gains of the designed backstepping controllers according to system states. Therefore, by using this fuzzy logic unit with the designed new backstepping controllers, new fuzzy backstepping controllers are obtained. Finally, the designed new backstepping and fuzzy backstepping controllers are applied to the full vehicle active suspension system, nine storey building model with an active dynamic absorber and three-link spatial robot model and the results are investigated.

Prof. Dr. Mehmet Arif ADLI

Prof. Dr. Salim ÖZÇELEBİ

Doç. Dr. Mehmet Barış BASLO

Doç. Dr. Rahmi GÜÇLÜ


Kas İskelet Sisteminin Mekaniği ve Kuvvet Optimizasyonu Analizi

Kas kuvvetlerinin doğrulukla kestirimi çalışmaları biyomekanik alanında aktif olarak yürütülmektedir. Kas kuvvetlerinin teorik olarak kestirimi artıklık (redundancy) probleminin çözümüne bağlıdır. Artıklık, bir kas-iskelet sistemi modelinde, hareketin gerçekleşmesi için aktif olan kas sayısının modelin serbestlik derecesinden fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Bu problemi çözmek için tercih edilen yöntemlerin başında statik optimizasyon gelmektedir. Statik optimizasyon yönteminde bir amaç fonksiyonu tasarlanır ve bu fonksiyon optimize edilir. Literatürde mevcut bulunan amaç fonksiyonları tipik olarak, kas kuvvetlerinin bir ağırlık katsayısına bölümünün çeşitli derecelerden kuvvetlerinin toplamı şeklindedir. Bununla birlikte bir hareketin gerçekleştirilmesi sırasında, kasların kasılma koşulları sürekli değişmektedir. Bu çalışmada, kasların kuvvet üretim süreçlerini etkileyen; bir kas içerisinde bulunan farklı tipteki liflerin oranı ve kasın kesit alanı gibi fizyolojik özellikler, kas uzunluğu ve kasılma hızı gibi kasılma koşulları ve kasların aktivasyon seviyesi (EMG sinyali) amaç fonksiyonuna dahil edilmiştir. Bu şekilde, klasik yöntemlerle gerçekleştirilemeyen sinerjistik kaslar arasındaki kuvvet paylaşımının çeşitli özellikleri kestirilebilmiştir. Önerilen yeni yaklaşım özellikle bir serbestlik dereceli kas-iskelet sistemi modellerinde, kuvvetin kaslar arasındaki dağılımının kestirimine olanak sağlamıştır. Ayrıca, deneysel olarak gözlemlenen bir kastaki eş zamanlı kuvvet artımı ile bu kasın agonisti olan kastaki kuvvet azalımı durumunun kestirimini sağlamıştır. Bu sonuçlardan yola çıkarak, kas kasılma koşullarının amaç fonksiyonlarında ağırlık katsayısı olarak kullanılmasının, deneysel olarak da gözlemlenen sinerjistik kas gruplarındaki kuvvet dağılımı karakteristiğinin belirlenmesinde tatmin edici bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır.

The possibility of accurately predicting individual muscle forces is an active research area in biomechanics. Theoretical calculation of individual muscle forces depends on solving the redundancy problem which arises because the number of muscles in a musculoskeletal model exceeds the number of degrees-of-freedom present. One common approach to this problem is to formulate a static optimization strategy. In static optimization, a cost function is designed and then optimized. Typical cost functions take the form of a weighted sum of muscle forces (raised to some arbitrary power). However, during movements the muscles’ contractile conditions are changing continuously. In this study, proposed cost function was modified by incorporating physiological properties of muscular contraction such as muscles’ slow twitch fibre composition and physiological cross sectional area, the contractile properties represented by the force-length and force-velocity relationships and, activation level represented by EMG. In doing so, it was able to predict various features of force-sharing among synergistic muscles that cannot be predicted with the classical approach. Specifically, the new approach allows for prediction of force-sharing loops in one degree-of-freedom systems and further permits simultaneous increase in force in one muscle and decrease in a corresponding agonist, observations that have been made experimentally. From these results, it was concluded that incorporation of the contractile conditions in the weighting of the objective function provides a natural way to incorporate observed force-sharing features in synergistic muscles that have eluded satisfactory description.

  

ŞATIR Metin

Danışman : Prof. Dr. Ekrem MANİSALI

Anabilim Dalı : Endüstri Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2008

Tez Savunma Jürisi : Prof .Dr. Ekrem MANİSALI

Prof. Dr. Hüseyin BAŞLIGİL

Prof. Dr. Necmettin AKTEN

Prof. Dr. Cengiz KAHRAMAN

Doç. Dr. Şakir ESNAF

Bu tezde, zor atama problemlerinden olan kuadratik atama problemlerinin çözümünde yeni bir yaklaşım ele alınmıştır. Çözüm yöntemi olarak, son yıllarda hızla gelişen koloni temelli sezgisel yöntemlerden biri olan ayrık birey-koloni optimizasyonu kullanılmıştır.

Koloni temelli bir meta sezgisel yaklaşım olan ayrık birey-koloni optimizasyonu yöntemi, kuş, balık ve böcek kolonilerinin sosyal davranışlarından esinlenerek geliştirilmiş ve optimizasyon problemlerinin çözümüne uyarlanmıştır. Ayrık birey-koloni optimizasyonunda aday çözüm, birey olarak nitelendirilir ve koloni içerisindeki bir kuş, bir balık veya bir böcek olarak düşünülebilir. Koloni ise, çözüm uzayını keşfetmek için beraberce hareket eder. Her bir bireyin bir amaç fonksiyon değeri vardır ve hız vektörü yardımıyla en iyi çözümü bulmaya çalışır. Bireyler ise, problem uzayında birbirleriyle bilgi paylaşımında bulunarak dolaşırlar. Bu yöntemde, her bir bireyin başlangıç değerleri rastgele oluşturulur ve her bir iterasyon için güncellenir.

Kuadratik atama probleminde, birbiri arasındaki iş akışları tanımlanmış n işlem merkezinin, aralarındaki mesafeleri tanımlanmış n yerleşme noktasına atanması işlemi olarak tanımlanabilir. Amaç, iş akışı ve mesafe parametrelerini kullanarak, katedilen toplam mesafeyi minimum yapacak şekilde, işlem merkezlerinin uygun yerleşme noktalarına atanmasıdır.

Bu tezde, ilk olarak kuadratik atama problemleri için ayrık birey-koloni optimizasyonu, sürekli birey-koloni optimizasyonu ve genetik algoritma yöntemleri ile çözüm algoritmaları tasarlanmış ve “toplam mesafe” başarım ölçütüne göre literatürde yer alan test problemleri üzerindeki performansları incelenmiştir. İkinci olarak, ayrık birey-koloni optimizasyonu, sürekli birey-koloni optimizasyonu ve genetik algoritma modellerinin toplam mesafe başarım ölçütüne göre elde edilen sonuçları % 5, % 1 ve ‰ 5, ‰ 1 anlamlılık düzeylerinde istatistiksel olarak karşılaştırılıp incelenmiştir. Üçüncü olarak, ayrık birey-koloni optimizasyonu, sürekli birey-koloni optimizasyonu ve genetik algoritma modelleri “çalışma zamanı” başarım ölçütüne göre literatürde yer alan test problemleri üzerindeki performansları incelenmiştir. Sonuçta, ayrık birey-koloni optimizasyonunun diğer yöntemlerden daha iyi performans gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır.

In this dissertation, a new meta-heuristic technique called Discrete Particle Swarm Optimization (DPSO) is applied to Quadratic Assignment problem (QAP), which is one of the hardest combinatorial optimization problems.

Discrete Particle Swarm Optimization (DPSO) is one of the population based optimization technique inspired by social behavior of bird flocking, insect flocking and fish schooling. DPSO inventers were inspired of such natural process based scenarios to solve the optimization problems. In DPSO, each single solution, called a particle, is considered as a bird, the group becomes a swarm (population) and the search space is the area to explore. Each particle has a fitness value calculated by a fitness function, and a velocity of flying towards the optimum. All particles fly across the problem space following the particle nearest to the optimum. DPSO starts with initial population of solutions, which is updated iteration-by-iteration.

The quadratic assignment problem (QAP) is concerned with assigning a set of facilities to a set locations with given distances between the locations and the flows between the facilities. The objective is to find a placement of the facilities on locations to minimize the sum of the products between flows and distances.

First of all, a DPSO, a CPSO) and a genetic algorithm (GA) model for the QAP are developed and applied to the well-known benchmark suites in the literature with the “total distance criterion”. Secondly, DPSO, CPSO and GA model results are compared statistically at 5 %, 1 %, 5 ‰ and 1 ‰ significant levels. Thirdly, a DPSO, a CPSO and a GA model for the quadratic assignment problem(QAP) are developed and applied to the well-known benchmark suites in the literature with the” CPU time criterion”.

It is concluded that, DPSO results are better than CPSO and GA results over the 130 benchmark problems.

Danışman : Prof. Dr. Ekrem MANİSALI

Anabilim Dalı : Endüstri Mühendisliği

Mezuniyet Yılı : 2008

Tez Savunma Jürisi : Prof.Dr. Ekrem MANİSALI

Doç.Dr. Şakir ESNAF

Prof.Dr. Cengiz KAHRAMAN

Prof.Dr. Necmettin AKTEN

Prof.Dr. Ercan ÖZTEMEL
Proje Gerçekleştirilmesi Sürecinde Temel Amaçların Dinamik Simülasyon Tabanlı Optimizasyonu

Proje planlama ve çizelgeleme, proje yönetimi içerisindeki en karmaşık konulardan biridir. Projelerin, kaynak kısıtları ve proje elemanlarının stokastik yapıları dikkate alınarak modellenmesi oldukça zordur. Geleneksel proje yönetimi metotları, projenin gerçeğe yakın modellenmesi konusunda yetersiz kalırken, matematiksel ve sezgisel çizelgeleme metotları pek çok varsayım yardımıyla problemi tanımlayabilmektedir. Fazla varsayım kullanılması modellemeyi kolaylaştırmakta fakat problemi sahte bir problem haline getirmektedir.

Proje çizelgelemede, problemin gerçeğe uygun modellenmesinin yanında, en iyi ya da en iyiye yakın çözümlerin elde edilebilmesi de diğer bir önemli problemdir. Diğer taraftan proje çizelgeleme problemlerinin birçoğunun, çok sayıda alternatif çözüme sahip olması, bu problemleri çözümü çok zor (NP-hard) problemler yapmıştır. Matematiksel çizelgeleme metotları birçok proje çizelgeleme probleminde uygun bir çözüm elde edemezken, sezgisel yöntemler daha çok özel problemlerde çözüm üretebilmekte, gerçek proje çizelgeleme problemlerinde etkili olamamaktadır.

Bu çalışmada proje planlama ve çizelgeleme konusunda simülasyon tabanlı bir model önerilmiştir. Modelimizde, projelerdeki kaynak kısıtlarının yanında, belirsiz faaliyet süreleri ile değişken kaynak bulunabilirlikleri de problemde tanımlanabilmektedir. Simülasyon modeli içerisine yerleştirilen sezgisel algoritma yardımıyla, farklı proje çizelgeleme problemleri için en iyi ya da en iyiye yakın çizelge çözümleri üretilebilmektedir. Simülasyon tabanlı çizelgeleme modeli, üretilen alternatif çözümlerin değerlendirmesi ve farklı proje senaryolarının gözden geçirilmesine de izin vermektedir. Model ayrıca, proje süresi, faaliyetler ve kaynak kullanımı konusunda farklı raporlar da üretebilmektedir.

Anahtar Sözcükler: Proje Planlama ve Çizelgeleme, Kaynak Kısıtlı Proje Çizelgeleme, Kaynak Atama, Kesikli Olay Simülasyonu, Simülasyon Tabanlı Optimizasyon
Dynamic Simulation-Based Optimization of Project Principle Goals Through Realization

Project planning and scheduling is one of the most complicated subject in project management. Modeling projects in due consideration of resource constraints and stochastic structure of project elements is quite difficult. Traditional project management techniques may fail in terms of modeling the project close to reality, while mathematical and heuristic scheduling methods can define the problem by means of numerous assumptions. Using more assumptions simplifies modeling, yet transforms the problem into a fictive one.

Besides realistic modeling of the problem, developing an optimal or near optimal solution is another important problem in project scheduling. On the other hand, because of many project scheduling problems have too many alternative solutions, these problems become NP-hard. For many project scheduling problems, the mathematical scheduling methods fail to obtain a feasible solution, while heuristic methods can provide a solution more in special problems and prove less than effective in different real-life project scheduling problems.

In this study a simulation based scheduling model is proposed for project planning and scheduling. In our model, other than resource constraints of the project, the uncertain activity durations and uncertain resource availabilities can be defined into the problem. With the help of heuristic algorithm incorporated into the simulation model, optimal or near optimal scheduling solutions can be developed for different project scheduling problems. The simulation based project scheduling model permits assessment of alternative solutions created and review of different project scenarios. The model also able to create different reports on project duration, activities and resource utilization.

Key Words: Project Planning and Scheduling, Resource Constraint Project Scheduling, Resource Allocation, Discrete Event Simulation, Simulation Based Optimization
KÜÇÜKDENİZ Tarık

Danışman : Prof. Dr. Şakir ESNAF

Anabilim Dalı : Endüstri Mühendisliği

Programı :

Mezuniyet Yılı : 2009

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Şakir ESNAF

: Prof. Dr. Güneş GENÇYILMAZ

: Prof. Dr. Ekrem MANİSALI

: Prof. Dr. Semra BİRGÜN

: Doç. Dr. Alp BARAY

Bu çalışmada, tedarik zinciri yönetiminde oldukça önemli bir paya sahip olan tesis yeri seçimi problemleri için sürü zekası optimizasyon algoritmasına dayalı yeni bir öbekleme analizi yöntemi sunulmuştur. Sürü zekâsı, zor problemlerin çözümünde başarı sağlayan sezgisel bir yöntemdir. Bu yöntemin temel yapı taşları balık ve kuş sürüleri, karınca kolonileri, termitler ve arılar gibi sosyal canlıların davranışlarından esinlenilerek geliştirilmiştir. Sürü zekası optimizasyonu böcek yada balık sürülerinin davranışlarını taklit eden bir algoritmadır. Sürüdeki davranışlar çok boyutlu bir uzayda hız ve konum olmak üzere iki karakteristiği olan bireyler ile modellenir. Bu bireyler çok boyutlu uzayda hareket ederken keşfettikleri en iyi konumu hafızalarında tutarlar. Eriştikleri iyi konumları birbirleriyle iletişime geçerek paylaşır ve kendi konum ve hızlarını bu iyi konumlara göre ayarlarlar.

Sürü zekâsı yaklaşımının birey ve komşuluk unsurlarını ele alarak yeni bir komşuluk yapısı ve birden fazla odak bireyin tanımlanması ile geliştirilen yeni bir öbekleme algoritması ile tedarik zinciri yönetiminde tesis yeri seçimi problemine yeni bir çözüm yöntemi geliştirilmiştir. Odak birey tabanlı bu yeni öbekleme algoritmasının mevcut öbekleme algoritmaları ile çeşitli test problemleri üzerinde performansı karşılaştırılmıştır.

Ortaya konan sonuçlar geliştirilen yeni yöntemin başarılı bir öbekleme analizi yöntemi olduğunu ve tedarik zinciri yönetiminde tesis yeri seçimi problemlerinde de başarıyla uygulanabileceğini göstermiştir.

A new swarm intelligence based clustering analysis method for facility location – allocation problems in supply chain management is presented in this study. Swarm intelligence is a heuristic method which is successfully applied to hard optimization problems. Algorithm is inspired by behaviors of social beings like fish schools, bird flocking, ant colonies, termites and bees. Behaviors in the swarm are modeled by individuals who have two main characteristics, namely position and velocity, in the hyperspace. This individuals remember their best previous position and at the same time shares knowledge of their positions among each other. At each iteration, these individuals adjust their position and velocity vector by considering their current position and velocity, their memory and mentioned shared knowledge.

This new solution approach alters behaviors of particles in the swarm and neighborhood structure so that multiple focal particles are defined which reflects cluster centers. Clustering based facility location-allocation problems are solved using this new clustering approach. Comparisons are made on test problems between proposed focal particle based algorithm and other well known clustering analysis algorithms.

Results indicate that the new clustering algorithm is performed well against other well-known clustering algorithms and successfully applied in facility location-allocation problems in supply chain management context.

Anabilim Dalı :Bilgisayar Mühendisliği

Mezuniyet Yılı :2009

Tez Savunma Jürisi :Doç. Dr. A.Halim ZAİM

Prof. Dr. Ahmet SERTBAŞ

Doç. Dr. Sabri ARIK

Prof. Dr. İlhami YAVUZ

Prof. Dr. Gökhan UZGÖREN

İnternetin hızlı genişlemesi ve çoklu ortam bilgisi için artan talep şiddetle mevcut bilgisayar ve telekomünikasyon ağları limitlerini zorlamaktadır. Büyüyen bant genişliği gereklerini desteklemek için yüksek kapasiteli ağlar olan optik ağlar, mevcut bilgisayar ağlarında görülen birçok problemin çözümüne olanak tanır (Bant genişliği vs. gibi) ve çok yüksek bir kapasite sağlamasının yanı sıra, çeşitli hizmetlerin desteklendiği ortak bir ağ alt yapısı da sağlar. Ayrıca optik ağlarda, bant genişliği esnek bir yapıda ihtiyaca göre ayarlanabilir. Bant genişliği gereksinimleri söz konusu olduğunda temelde üç çözüm ortaya çıkmaktadır. WR(Wavelength Routing-Dalgaboyu Yönlendirme), OPS(Optical Packet Switching-Optik Paket Anahtarlama) ve OBS(Optical Burst Switching-Optik Çoğuşma Anahtarlama)’dir.

Rapid growth of Internet and demand on multimedia environments enforce the limits of computer and telecommunication networks. Optical networks lead to many solutions such as meeting bandwidth requirements on existing computer networks. Besides providing very high capacity, they also provide a common network infrastructure that supports different services. Also, in optical networks, bandwidth can be adjusted on demand. Accordingly, three solutions are mainly becoming appealing: WR (Wavelength Routing), OPS (Optical Packet Switching) and OBS (Optical Burst Switching).