Depremselliği yüksek bölgelerde tasarlanacak betonarme binalar için gerekli perde indeksinin parametrik analizi
Parametric evaluation for the adequate shear wall index in reinforced concrete buildings to be consctructed in high seismicity regions
- Tez No: 919705
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
Son yıkıcı depremler sonrası yapılan gözlemler, yeterli miktarda perde duvara sahip betonarme binaların deprem etkisi altında daha iyi performans sergilediğini ve kritik bir öneme sahip olduğunu göstermiştir. Bu tez kapsamında, farklı perde oranlarının depremselliği yüksek bölgelerde yeni yapılacak betonarme binaların deprem davranışı üzerindeki etkisini değerlendirmek amacıyla analitik bir inceleme yapılmıştır. Bu amaçla, kat adedi 4 ile 12 arasında değişen ve perde indeksleri %0,8 ve %2,4 arasında olan toplam 45 adet 3 boyutlu yapısal model oluşturulmuştur. Doğru karşılaştırma yapabilmek adına, aynı taşıyıcı sisteme sahip binalarda perde duvarlar ilave düzensizlik yaratmayacak şekilde kolonlara dönüştürülerek analizler için gerekli perde indeksleri elde edilmiştir. Yapısal analizler, ETABS yazılımı kullanılarak Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY,2018) ilkelerine uygun olarak, ZC, ZD ve ZE olmak üzere üç farklı zemin sınıfı dikkate alınarak yapılmıştır. TBDY 2018'de belirtilen kriterler doğrultusunda mod birleştirme analizi ile toplamda 135 adet analiz gerçekleştirilmiş ve yapıların davranışları incelenerek optimum perde indeksleri belirlenmiştir. Tez çalışması beş ana bölümden oluşmakta olup birinci bölümünde çalışmanın amacı, kapsamı ve daha önceki çalışmalara değinilmiştir. İkinci bölümde, farklı tip ve kesitlere sahip betonarme perde duvarların tanımları yapılmış, planda ve düşeyde uygun yerleşimi ve deprem etkisi altındaki davranışları irdelenmiş, perde duvarların tasarımlarının ve konstrüktif kurallarının ulusal ve uluslararası yönetmeliklerdeki kapsamı açıklanmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde parametrik analizler için oluşturulan yapıların taşıyıcı sistemlerine, zemin sınıflarına ve depremselliklerine dair bilgiler verilmiş, analiz yöntemi açıklanmış ve tercih edilen analiz programında yapıların matematiksel modellerinin oluşturulmasından analiz sonuçların elde edilmesine kadar bütün adımlar sunulmuştur. Dördüncü bölümde, gerçekleştirilen 135 analize ait sonuçlar optimum perde oranını elde edebilmek için farklı alt başlıklarla karşılaştırılarak tablo ve şekillerle sunulmuştur. Her perde indeksi için kat adedi deprem kuvveti ilişkisi zemin sınıflarına göre karşılaştırılmış, yapıların X e Y yönlerindeki modal parametreleriyle taban kesme kuvveti ve perde indeksi ilişkileri incelenmiş, yapıların çekirdek bölgelerindeki perde elemanların talep kapasite oranları farklı zemin sınıflarına göre elde edilmiştir. Beşinci bölümde, 9 farklı kat adedi, 3 farklı zemin sınıfı ve 5 farklı toplam perde indeksi için yapılan analizler sonucunda ulaşılan bulgular özetlenerek, tasarımında kullanılması gereken optimum perde miktarları yorumlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Observations following recent destructive earthquakes have underscored the critical role of shear walls in reinforced concrete (RC) buildings, emphasizing their superior performance under seismic forces. The presence of adequate shear walls enhances structural stiffness and lateral load resistance, making them a pivotal element in seismic design. This thesis aims to analyze the influence of varying shear wall ratios on the seismic behavior of RC buildings in high-seismicity regions through a comprehensive parametric study. A total of 45 three-dimensional structural models were developed, representing buildings with story numbers ranging from 4 to 12 and shear wall indices between 0.8% and 2.4%. To ensure valid comparisons, shear walls were converted to equivalent columns in buildings with identical structural systems, thus maintaining consistent structural properties and avoiding irregularities. The analyses were conducted using ETABS software, adhering to the principles of the Turkish Building Earthquake Code (TBEC, 2018). Three different soil classes—ZC, ZD, and ZE—were incorporated into the models to account for varying site conditions. A total of 135 analyses were performed using the mode superposition method as outlined in TBEC 2018. These analyses provided insights into the seismic behavior of the buildings and facilitated the determination of optimum shear wall indices. In the first section, the study's objectives, scope, and a comprehensive review of existing literature are introduced. This review highlights the significance of shear walls in seismic design and identifies gaps addressed by the current study. The objectives of the research include identifying optimal shear wall indices for different seismic and structural conditions, ensuring a balance between structural safety and economic feasibility. In the second section, the characteristics and design principles of RC shear walls are examined in depth. Shear walls are categorized based on their geometric configurations, such as rectangular, T-shaped, and core walls, with a discussion on how their placement in both horizontal and vertical planes influence their efficiency. For instance, symmetrically placed shear walls around a building's core improve torsional resistance, whereas eccentric placements may lead to undesirable stress concentrations. National and international design codes, including TBEC 2018 and Eurocode 8, outline critical parameters for shear wall design, such as minimum reinforcement ratios, ductility requirements, and aspect ratio limits. Constructive rules, including boundary element detailing and confinement zones, are also addressed to highlight their role in enhancing seismic performance. The section emphasizes the importance of adhering to these design principles to ensure optimal functionality under seismic forces. The third section details the methodology employed for the study. Parametric models were developed to simulate the seismic behavior of RC buildings, systematically categorized by story number (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 and 12 stories) and shear wall index (0.8%, 1.2%, 1.6%, 2.0%, and 2.4%). Three soil classes, ZC, ZD, and ZE, were incorporated to represent varying site conditions as defined by TBEC 2018. The modeling process began with defining the structural system, including beams, columns, and shear walls, in the ETABS software. Material properties such as concrete strength, steel reinforcement, and damping ratios were assigned based on code specifications. Modal analysis was conducted to evaluate the dynamic properties of the structures, including natural frequencies and mode shapes. The use of the mode superposition method ensured accurate representation of seismic demands across different configurations. In the fourth section, the results of 135 analyses are presented and discussed in detail, organized into various subcategories to highlight key trends and observations. For each shear wall index, the relationship between story number and seismic forces is systematically examined. The findings indicate that increasing the shear wall index enhances lateral stiffness and reduces inter-story drifts, especially in taller buildings. Base shear forces, a critical measure of seismic demand, are analyzed in relation to shear wall indices. The results reveal that buildings with higher indices exhibit better seismic performance, particularly on softer soils (ZD and ZE). Modal parameters, including periods and frequencies, are evaluated to understand how shear walls influence dynamic behavior. Additionally, demand-to-capacity ratios for shear wall elements in core regions are assessed, highlighting the role of soil conditions in determining structural performance. Graphs and tables are extensively used to illustrate these findings, enabling a clear comparison across different scenarios. For example, plots comparing inter-story drift ratios across various shear wall indices demonstrate the effectiveness of higher indices in controlling lateral displacements. These visual aids also shed light on how seismic demands shift with changes in soil conditions, offering practical insights for engineers and designers. In the final section, the conclusions drawn from the study and recommendations for seismic design are synthesized. The study identifies optimal shear wall indices for various combinations of story numbers and soil classes. For instance, indices above %2.0% are deemed effective for buildings on ZE soil, while lower indices may suffice for ZC conditions. The results emphasize the importance of balancing structural performance with economic considerations, advocating for tailored design strategies. The integration of non-linear analysis methods and performance-based design approaches is also recommended to further enhance seismic resilience. Additionally, practical design guidelines derived from this study can serve as a reference for engineers working in high-seismicity regions. By incorporating the recommended shear wall indices, designers can achieve a more efficient balance between safety and cost. These recommendations also align with broader efforts to improve the resilience of the built environment against earthquakes, contributing to reduced risks and enhanced public safety. This comprehensive analysis not only advances the understanding of shear wall behavior under seismic forces but also provides practical guidelines for optimizing their use in RC buildings, thereby contributing to safer and more resilient structures in earthquake-prone areas.
Benzer Tezler
- Depo raflarının farklı deprem ivmeleri altında davranışının incelenmesi
Investigation of behavior of warehouse shelves under different earthquake accelerations
ALİ ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Gelişim Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMAD RESHAD NOORI
- Çok katlı betonarme bir yapının deprem performansına yapı-kazık-zemin etkileşiminin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of structure-pile-soil interaction on the earthquake performance of a multi-storey reinforced concrete building
ESMA GİRER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASİN FAHJAN
- Yarı rijit birleşimli çelik çerçevelerin deprem performansının değerlendirilmesi
Seismic performance assessment of moment resisting steel frames with semi rigid connections
NİHAN DOĞRAMACI AKSOYLAR
Doktora
Türkçe
2009
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. A. ZAFER ÖZTÜRK
PROF. DR. AMR S. ELNASHAI
- Structural design of rc structures from sustainable development perspective
Sürdürülebilir kalkınma perspektifinden betonarme yapılarda yapısal tasarım
EKİN GÜLTEPE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Deprem Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMALETTİN DÖNMEZ
- Tünel kalıp sistemli orta katlı betonarme binaların deprem performansının belirlenmesinde yer hareketi kaydı ölçekleme yöntemlerinin ve güçlü yer hareketi kısmının etkisi
The effect of ground motion record scaling methods and strong ground motion part on the estimation of seismic performance of mid-rise tunnel-form reinforced concrete buildings
İSMAİL TOZLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Yapı Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUZAFFER BÖREKÇİ