Seismic performance evaluation of 24 story RC building by nonlinear time history analysis utilizing TBDY2018 and EC8
24 Katlı betonarme bir binanın deprem performansının zaman tanım alanında lineer olmayan yöntemle TBDY2018 ve EC8'e göre belirlenmesi
- Tez No: 609426
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Türkiye'nin aktif bir sismik bölgede olması ve yıkıcı depremler yaşanması, depreme dayanıklı yapı tasarımının bir zorunluluk olduğunu göstermiştir. Bu depremlerle mevcut doğrusal elastik analiz yönteminin yeterli olmadığını da anlaşılmıştır. Ülkemiz aktif fay hattında bulunmaktadır. Bu nedenle, yakın geçmişte meydana gelen depremlerin yıkıcı zararları, mevcut binaların büyük çoğunluğunun kanunlara uygun şekilde inşa edilmediğini göstermiştir. Ayrıca, depremlerden sonra yapılan incelemeler ve gözlemler bu yapılarda kullanılan beton dayanımın çok düşük olduğunu ve donatı kalitesinin yetersiz olduğunu göstermiştir. Ayrıca, iyi imalat işçiliğinin olmaması, yapılarımızın depremlerin etkisinde zayıf kalmasına neden olmuştur. Mevcut tüm bina stoklarının ulusal ekonomi ve sosyal yaşam koşulları açısından imha edilmesi ve yeniden yapılandırılması mümkün olmadığından, bu tür yapıların çeşitli güçlendirme yöntemleri ile güvence altına alınması mümkündür. Bu güçlendirme tekniklerinden biri olan yapının uygun kısımlarına betonarme dolgu duvar eklenmesi, yapı sağlamlığına önemli bir katkı sağlayacak ve yapı performansını artıracaktır. Ayrıca, yapı mühendisliği ve gelişen bilgisayar teknolojisinde yapılan çalışmalar binanın performans yeterliliğini daha gerçekçi bir yaklaşımla değerlendirmeyi mümkün kılmıştır. Bu tezde, 2007 DBYBHY göre inşa edilen bir beton yapının performans analizi yapılmıştır. Yapısal davranışlara elastik davranışların ötesine dikkat etmek, yapıların deprem sırasındaki hasarları ve dayanımı hakkında daha fazla fikir verir, sonuç olarak doğrusal analize ek olarak, doğrusal olmayan analiz yöntemi geliştirilmiştir. Mevcut yapının doğrusal elastik değerlendirilmesi, çöküş önleme performans seviyesine neden oldu. Altı bölümden oluşan tezin birinci bölümü, İstanbul Kağıthane semtinde inşa edıleceği 24 katlı bir gökdelenin Yapı performans analizinin değerlendirilmesini tartışmaktadır. Performans analizi, TBDY2018 ve EC8'e göre Geçmiş Zaman analizi kullanılarak yapıldı. Bu tez altı bölümden olup, birinci bölümün giriş olmaktadır. Birinci bölümde, tezin yapısı ve amacı hakkında bazı gerekli bilgiler tartışıldı. İkinci bölümde, TBDY-2018 Bölüm 15'te, depremden etkilenen mevcut binaların davranışlarının ve bu binaların güçlendirilmesi için hesaplama ilkelerinin belirtildiği belirtilmiştir. Düzenleme ilkelerine göre, mevcut binaların değerlendirilmesi için bilgilerin toplanması, yapı elemanlarının hasar sınırlarının ve bölgelerinin belirlenmesi, bina için performans seviyeleri ve yöntemlerin temel ilkeleri ve hesap kuralları analiz edilmek üzere sunulur. Binanın mevcut projeleri ve yerinde yeterli bilginin sağlanması sonucunda bilgi seviyesi yoğun olarak belirlenmiş ve bilgi seviyesi bir katsayı olarak alınmıştır. Bilgi seviyesi katsayısı 1 olduğundan, yapıdaki mevcut malzemelerin analizleri herhangi bir azalma olmadan yapılır. Üçüncü bölümde, TBDY-2018'in yer hareketlerine ilişkin tanımları ve ilgili ilkeleri tartışılmış ve performans analizinde kullanılacak zaman geçmişinde doğrusal olmayan dinamik analiz için gerekli olan deprem kayıtlarının ölçeklendirilmesi anlatılmıştır. Bu ilkelere göre, seçilen kayıtların yapı için elde edilen yatay elastik tasarım spektrumuna uyacak şekilde ölçeklendirilmesi gerekir. Seismomatch yazılımı yardımıyla ivme kayıtlarının sıklık içeriği değiştirilerek ölçeklendirme yapıldı. Böylece, kayıtların, deprem hareketinin fiziksel özelliklerini kaybetmemesi ve neredeyse önceden belirlenen belirlenmiş bir zaman aralığında tasarım spektrumuna uyması sağlanır. TBDY-2018 ilkelerine göre yapılan analizler sonucunda her deprem kaydından elde edilen sonuçların anlamlı bir fark yaratmadığı tespit edilmiştir. Böylece seçilen gerçek deprem kayıtlarının uygun olduğu ve ölçeklendirme işleminin doğru yapıldığı görülmektedir. Bu deprem kayıtları, zaman diliminde 0.2T ile 1.5T periyotları arasında ölçeklendirilmekte ve ölçeklemenin sebepleri ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Her deprem olayının yer hareketi kayıtları Pasifik Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi'nden alınmıştır. Tepki spektrumu eğrileri, Seismomatch Computer Software kullanılarak hesaplanır ve sonuç spektrumu, earthqauke kayıtlarının tepki spektrumu eğrileri kullanılarak kareler yönteminin toplamının karekökü kullanılarak hesaplanır. Elde edilen bu spektrum bir ölçek faktörü ile büyütülür. Tüm ölçeklendirilmiş cevap spektrum ivme değerlerinin ortalaması, yanıt spektrumunun ivme değerlerinin 1,3 katından büyüktür. Dördüncü bölüm, EC8'e yöntemine göre ikinci ve üçüncü bölümlerin bir özetidir. Sadece EC8'in farklılıkları tartışılmaktadır. Beşinci bölümde betonarme binanın doğrusal olmayan dinamik analize göre performans analizi yapılmıştır. Yönetmeliğin gereklerine uygun olarak kaydedilen onbir deprem iki yönde uygulanmış ve çözümler üretilmiştir. Yığılı plastik mafsal özellikleri tüm kirişlerde ve kolonlarda, perde duvarlarında ise yayılı plastik mafsal özellikleri tanımlanmıştır. Sütunlar eksenel yük - çift eksenli eğilme momenti etkileşimi diyagramları sütunların plastik menteşe davranışında göz önünde bulundurulur. Perde duvarlarının sınır bölgeleri iki fiber elemana ayrılır ve bu fiber elemanlar için sınırlı ve sınırsız özellikler göz önünde bulundurulur. Perde duvarların ağ bölümünde, betonarme beton özellikleri dikkate alınmıştır. Lineer olmayan doğrudan entegrasyon analizlerinde mander beton modeli, beton davranış olarak sınırlandırılmıştır. Bölümün ilk kısmında, yapısal sistemin tanıtımı ve doğrusal performans analizinin sonuçları açıklanmaktadır. Son kısımda, sonuçlar sisteme ve elde edilen elemente dayanarak tamamlandı. TBDY2018'e göre yapılan performans değerlendirme sonuçları sistem bazında ve eleman bazında iki başlık altında sunulmaktadır. Sistem bazlı sonuçlar yapının genel davranışını belirlemek için uygundur. Yapının genel davranışına hızlı bir bakış için yararlı olan bu sonuçların yapının performans seviyesini belirlemek için kullanımı zordur. Bu sonuçlar, taban kayma kuvvetlerini ve yer değiştirmeleri gösteren maksimum yer değiştirmeleri ve histerik eğrileri ve her deprem tarafından oluşturulan plastik menteşeleri içerir. Elementler bazındaki sonuçlar, taşıyıcı sistemi oluşturan her bir elementin analizinin bir sonucu olarak hasar bölgelerinin belirlenmesi sayesinde, sistem bazındaki sonuçlardan daha kapsamlıdır. Son bölümde, sonuçlar ve tavsiyeler açıklanmıştır. Izin verilen sınırlar ve kolon ve kiriş elemanları daha küçük yüklere maruz kalır ve bölümler, dolgu duvarları tarafından alınan taban kesme kuvvetinin çoğunluğu tarafından daha az zarar görür. Böylece, mevcut yapının performans seviyesinin arttığı ve dolgu duvar eklenmesi sonucu bölümlerin hasar seviyelerinin düştüğü görülmüştür. Elde edilen sonuçlara dayanarak, yapılara yeterli dolgu duvar elemanlarının eklenmesinin pratik ve etkili bir çözüm tekniği olacağı sonucuna varıldı.
Özet (Çeviri)
Last years we were witnessing that earthquakes are causing enormous damages to the structures and communities. These damages are the reason for the necessity to evaluate performance analysis. Performance analysis aims to check the availability of the structure. Seismic Design Codes, depending on seismic risk and the structure itself, provide different methods to perform the analysis. The position of Turkey in a manner of faults is considered as one of the most hazardous countries in the world. This fact caused the researchers to become more active in the fields of Structural and Earthquake Engineering. Last year they came up with an updated Seismic Code called TBDY2018. The code has some fundamental differences when compared to the old design code. This thesis discusses the evaluation of performance analysis of 24 Story High-rise Structure, which is supposed to be constructed in Kağıthane district in Istanbul. The performance analysis is done using Time History analysis according to TBDY2018 and EC8. The thesis includes six chapters where the first chapter is the entrance. In the first chapter, some necessary information about the structure and the purpose of the thesis are discussed. The second chapter is the chapter about performance analysis. All information about the performance analysis definitions, according to TBDY2018, are given. It starts with the material models of concrete and reinforcement steel, defining their characteristics and stress-strain graphics. The following parts deal with the behavior of RC elements under bending moment loads also defining moment-curvature relations. It continues with the plastic hinge hypothesis explaining it in detail. Another topic argued in this chapter is the information about the structure required to perform the analysis. The damage limits, damage zones and performance targets of the structure are also defined in this part. The last part of this chapter talks about the methods used to perform the analysis. They are divided into two main groups: Linear and Non-Linear methods. The third chapter is the chapter of seismic loads. In the beginning, Seismic ground motion levels are defined following with horizontal elastic spectrum defined using TBDY2018. The following part explains everything about the seismic loads used for performance analysis. In order to perform the non-linear time history analysis, 11 different earthquake strong ground motion data are required. Data were taken from the Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) database, and they are matched to the response spectrum using Seismomatch Software. Forth chapter is a summary of the second and third chapters, according to EC8. Only the differences of EC8 are discussed. The fifth part is the most crucial part of the thesis. This chapter discusses the performance evaluation of the 24 Story high-rise structure, whose project was given by the mentor of the thesis. Firstly, general information about the structure are given such as section properties and material properties. The following part shows the mathematical model of the structure that was done using ETABS software. After that model response spectrum is defined using TBDY2018 and EC8. The plastic hinge hypothesis is discussed in details. Firstly, it was calculated manually using XTRACT, and the result is compared to the ETABS automatic assignments. It is considered that ETABS calculations are acceptable and manual assignments are not required. This procedure was done for columns, beams, and shear-walls. After defining the vertical and 11x2 seismic loads as non-linear time history loads, the analysis was performed. The results were discussed in two fields, based on structure performance and based on elements performance. Performance evaluation based on elements was calculated for every element and every element type, a calculation example was shown. In the last chapter, after evaluating the performance of every element using the rules provided by TBDY2018 and EC8, it was concluded to which damage zone the structure belongs. Also, there are given some recommendations for this type of analysis
Benzer Tezler
- Design and seismic performance evaluation of rc high-rise building according to Turkish seismic code 2018
Betonarme yüksek bir binanın TBDY 2018'e göre tasarımı ve deprem performansının incelenmesi
ALI BEHROZ FRAIDOON
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR GÜLER
- Dolgu duvarların düşük ve orta yükseklikteki betonarme binaların sismik davranışı üzerine etkilerinin doğrusal elastik olmayan analizle belirlenmesi
Effect of masonry infill walls on seismic performance of low and mid-rise reinforced concrete buildings using nonlinear analysis
EMRAH MERAL
Doktora
Türkçe
2014
İnşaat MühendisliğiPamukkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET İNEL
- Mevcut yüksek katlı betonarme binaların hasar görebilirliğinin kırılganlık eğrileri yardımıyla belirlenmesi
Evaluate damage potential with fragility curves for existing high rise R.C. Building
HÜSEYİN KEMAL DAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL
- Mevcut betonarme binaların burkulması önlenmiş çaprazlar (BÖÇ) ile davranış kontrollü güçlendirilmesi
Response control retrofit of existing RC buildings using buckling restrained braces (BRB)
AHMET BAL
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- Ek dış merkezlikli binalarda burulmanın deprem davranışı üzerindeki etkileri
The effect of torsion on seismic behavior of buildings with additional eccentricity
ESRA ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
İnşaat MühendisliğiPamukkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET İNEL