Geri Dön

Depremselliği düşük bölgelerde az katlı yığma/kargir konutların artımsal dinamik analizi ve kırılganlık eğrileri: Gronıngen örneği

Incremental dynamic analysis and fragility curves of low-rise masonry brick residential buildings in low seismicity areas: The case of Groningen

PDF İndir

  1. Tez No: 924163
  2. Yazar: GİZEM ÖZGE YALÇINKAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 183

Özet

Mevcut binaların depremsellik açısından değerlendirilmesi son yıllarda dünyada meydana gelen yıkıcı depremler nedeniyle bir hayli önem kazanmıştır. Yaşanan depremler hem maddi hem manevi anlamda hasara yol açmaktadır. Özellikle depremin yaşandığı bölgede bulunan eski yığma binalar korunması gereken kültürel mirasın başında gelmektedir. Ancak, depremselliğin düşük olduğu bölgelerde de eski yığma yapıların durumu bir hayli kritik olabilmektedir . Az katlı yığma yapılar, hızlı, ucuz ve pratik inşası nedeniyle birçok yerde yaygın bir yapı türü olmuştur. Ancak eski dönemlerde bu tür yapılar, deprem etkisi düşünülerek tasarlanmamıştır, yalnızca düşey yük altında ve/ya da rüzgâr/kar yüküne karşı stabil kalacak şekilde inşa edilmiştir. Bunun sonucu olarak yığma yapıların düşük seviyede deprem etkisi altında davranışının tahmin edilmesi eskiden beri deprem mühendisliğinde merak edilen bir konu olmuştur. Özellikle son yıllarda, Hollanda'nın kuzeyindeki Groningen bölgesindeki mevcut yığma yapıların deprem etkisi altında değerlendirmesi, alanın üzerinde çökmeye neden olan doğal gaz çıkarımı nedeniyle önem kazanmıştır. Doğal gaz çıkarımı işlemi sırasında, yer altındaki kaya katmanlarında dengesizlik ve zemin göçmeleri oluşmaktadır ve bu gaz aktivitesi zamanla yapay sığ depremlere yol açmaktadır. Bu da bölgeyi tehdit eden büyük problem haline gelmiştir. Bu deprem aktivitesi altında, hükûmet bölgedeki binaların depremsellik açısından değerlendirilmesi ve gerekli güçlendirmelerin yapılması için uzun yıllardır çalışmalar yürütmektedir. Mevcut mühendislik hizmeti almamış yığma yapıların, günümüz deprem yönetmelikleri ile değerlendirilmesi hem zaman hem de doğruluğu açısından yanlış bir seçim olabilmektedir. Bu yapı stoğunun pratik bir şekilde değerlendirilmesi ve farklı deprem şiddetindeki risklerin değerlendirmesi amacıyla istatiksel çalışmalar sürdürülmektedir. Özellikle kırılganlık eğrileri kullanılarak hızlı sonuçlar elde edilebilmekte ve risk çalışmaları bu tür yapılar için önemli sonuçlar içermektedir. Artımsal dinamik analizler sonucunda kırılganlık eğrilerinin elde edilebilmesi mümkündür. Artımsal dinamik analiz, artan şiddetteki deprem etkileri altında yapının hangi şiddet seviyesinde hangi performans düzeyinde olduğunu gösteren etkili bir yöntemdir. Şiddet ölçüsü olarak spektral ivme, spektral hız, maksimum yer ivmesi vb. kullanabilmektedir. Hasar ölçüsü olarak maksimum yerdeğiştirmiş eksen dönmesi, maksimum kesme kuvveti talebi, maksimum göreli kat öteleme oranı, maksimum tepe yerdeğiştirmesi vb. yığma yapıları değerlendirken ele alınan ölçütlerden birkaçıdır. Bu tez çalışmasında, Hollanda Groningen'de bulunan, bölgenin genel tipolojisini yansıtan 20.yy, 2 katlı donatısız yığma bir yapının artımsal dinamik analizler uygulanarak kırılganlık eğrilerinin oluşturulması incelenmiş, bu metodolojinin genel olarak bölgedeki yığma yapıların durumunun anlaşılmasına ışık tutması amaçlanmıştır. Bu çalışmada, artımsal dinamik ve kırılganlık eğrileri Hollanda Deprem (NPR 9998R+C1) kılavuzu, TYDRYK 2017 (Tarihi Binalar için Deprem Risk Yönetimi Kılavuzu) ve EuroCode 8 yönetmelikleri ile ayrı ayrı incelenmiştir. Özellikle yapının bulunduğu bölgedeki depremler bu tarz binalar için oldukça yıkıcı etkiye sahip olmakla birlikte bu konuyu önemli hale getirmektedir. Yapılan artımsal analizlerde, Groningen bölgesindeki bina için bölgede daha önce yaşanmış olan 5 adet deprem (Huizinge Depremi), her iki asal doğrultuda (X ve Y) kaydedilmiş ivme kayıtları kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler LS-DYNA programı ile gerçekleştirilmiş ve artımsal dinamik analiz eğrileri elde edilmiştir. Artımsal analizlerde kullanılan şiddet ölçüsü yapının ilgili doğrultusundaki hâkim periyoduna karşılık gelen spektral ivme değeri baz alınarak, 0.5 g ile 1.5 g arasında 0.05 artımlar ile ölçeklendirme işlemi uygulanmıştır. Hasar ölçüsü olarak da maksimum göreli kat ötelemesi seçilmiş ve sınır değerler için NPR 9998R+C1, TYDRYK 2017 ve EC8 kılavuz / yönetmelikleri referans alınmıştır. Kabul alınan performans düzeyleri Sınırlı Hasar, Kontrollü Hasar ve Göçmenin Önlenmesi'dir. Bu performans düzeylerine göre artımsal eğriler ve kırılganlık eğrileri oluşturulmuştur. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda her üç yönetmeliğe göre binanın genel olarak riskli koşullarda bulunmadığı ancak yaşanması muhtemel yüksek spektral ivmeli depremlerde gerekli önlemlerin alınması gerektiği anlaşılmıştır. Ayrıca, yönetmelikler / kılavuzlar tarafından önerilen göçmenin önlenmesi performans seviyesinde bazı depremlerde deplasman sınırının aşıldığı görülmüştür. Sonuçlar her üç kılavuz / yönetmeliğe göre incelenmiş ve karşılaştırma yapılmıştır. Çalışmanın sonunda, mühendislik hizmeti almamış ve günümüze kadar yaşayan yığma yapıların pratik bir sonuçla davranışı araştırılabilir olduğu ve bölgenin bina stoğuna göre yıkıcı depremlerine karşı önlem alınabileceği ortaya konmuştur. Tez altı bölümden oluşmaktadır : İlk bölümde, Giriş başlığı altında çalışmanın önemi, amacı ve kapsamından söz edilmiştir. Yığma binalara geniş bir literatür yaklaşımı ile bakılarak genel olarak yapısal davranış ve olası göçme mekanizması hakkında bilgi verilmiştir. İleriki bölümlerde incelenecek örnek model yığma yapının davranış mekanizması hakkında fikir vermesi amaçlanan bu yaklaşım İkinci Bölüm'de ele alınmıştır. Üçüncü bölüm'de, çalışma kapsamında kullanılan artımsal dinamik analiz yönteminin amacı ve kullanılışı, kırılganlık eğrisi metodu ve bu analizlerin gerçekleşeceği çalışma kapsamının temeli olan analiz programından söz edilmiştir. Dördüncü bölüm'de, Groningen yığma yapı tipolojisini yansıtan binanın genel özellikleri aktarılmıştır. Modellemede yapılan kabuller, kullanılan malzeme modelleri ve artımsal dinamik analizlerde kullanılan deprem kayıtları hakkında bilgiler verilmiştir. Artımsal dinamik analizler sonucunda dinamik eğrilerin sonuçları Beşinci Bölüm'de yer almaktadır. Bu eğriler sonucunda elde edilen kırılganlık eğrilerine ait sonuçlar kapsamlı olarak verilmiştir. Ayrıca, elde edilen tüm analiz sonuçları bu bölümdedir. Altıncı ve son bölüm'de elde edilen tüm sonuçlar artımsal dinamik analiz eğrileri ve kırılganlık analiz başlıkları altında incelenmiş ve elde edilen sonuçlar için olası güçlendirme önerilerilerinde bulunulmuştur.

Özet (Çeviri)

Seismic evaluation of existing buildings has become very important due to devastating earthquakes that have occurred in recent years. These earthquakes cause both material and moral damages. Especially, old masonry buildings in the region where the earthquake occurred represent the structural type of cultural heritage that should be preserved. However, in regions with low seismicity, the condition of old masonry buildings can be very critical. Low-rise masonry residential buildings have become a common building type due to their fast, cheap, and practical construction. However, in the past, such structures were not designed with earthquake effects in mind, they were only constructed to remain stable under vertical load and/or wind/snow loads. Consequently, prediction of the behavior of masonry structures under earthquake action has been topic of interest in earthquake engineering since ancient times. Particularly in recent years, the assessment of existing masonry structures in the Groningen region in the north of the Netherlands under earthquake action has become important due to the extraction of natural gas, which causes subsidence over the area. During the natural gas extraction process, instability and ground subsidence of the underground rock layers occur and this gas activity leads to artificial shallow earthquakes over time. This has become a major problem threatening the region. In the face of this earthquake activity, the government has been working for many years to assess the seismicity of buildings in the region and make the necessary retrofits. The evaluation of existing masonry structures which is not taken the engineering services with current earthquake codes may be a wrong choice in terms of both time and accuracy. Statistical studies are being carried out to evaluate this building stock in a practical way and to assess the risks at different earthquake intensities. Especially by using fragility curves, fast results can be obtained and risk studies contain important results for such structures. Fragility curves can be obtained especially as a result of incremental dynamic analysis. Incremental dynamic analysis is an effective method that shows the intensity level and performance level of the structure under earthquake effects of increasing intensity. Spectral acceleration, spectral velocity, maximum ground acceleration, etc. can be used as a measure of intensity. Maximum displacement axis rotation, maximum shear force demand, maximum relative story displacement ratio, maximum peak displacement etc. are some of the criteria used to evaluate masonry structures. In this thesis, the fragility curves of a 20th century, 2-story unreinforced masonry (URM) building in Groningen, the Netherlands, reflecting the general typology of the region, are investigated by applying incremental dynamic analyses and this methodology is aimed to shed light on the understanding of the condition of masonry buildings in the region in general. In this study, the incremental dynamic and fragility curves are analysed separately with the Dutch Earthquake (NPR 9998R+C1) guideline, TYDRYK 2017 (Turkey Earthquake Risk Management Guide for Historic Buildings) guideline and EuroCode 8 regulation. Especially, earthquakes in the region where the building is located have a very destructive effect for such buildings, making this issue important. In the incremental analyses, for the building in Groningen region, nonlinear analyses in time domain using acceleration records recorded in both principal directions (X and Y) of 5 earthquakes records (Huizinge Earthquake), which were previously experienced in the region, were performed with LS-DYNA program software and incremental dynamic analysis curves were obtained. The intensity measure used in the incremental analyses was based on the spectral acceleration value corresponding to the dominant period in the relevant direction of the structure, and a scaling process between 0.5 g and 1.5 g (with 0.05g increments) was applied. Maximum relative story drift was selected as the“damage measure”and NPR 9998R+C1, TDYRYK 2017 and EC8 guidelines / regulations were taken as reference for the limit values. The accepted performance levels are Damage Limitation (DL), Significant Damage (SD) and Near Collapse (NC). It is understood that the building is generally not in risky conditions according to all three regulations, but necessary precautions should be taken in case of earthquakes with high spectral acceleration. In addition, it was observed that the displacement limit was exceeded in some earthquakes at the collapse prevention performance level recommended by the guidelines / regulations. The results were analysed and compared according to all three codes. Also, the behavior of masonry structures that have not received engineering services and survived until today can be investigated with a practical result and measures can be taken against destructive earthquakes according to the building stock of the region. According to the results obtained from the building whose stock was analysed; it is clear that the building needs retrofitting. At the end of the thesis, examples of selected retrofitting schemes generally used in the region in this building stock are also included. Whether these retrofit examples will work or not can be understood by repeating the analyses and the performance levels and drift rates. Since this thesis focuses on the existing building stock results of IDA and fragility curves, analyses for retrofitting are planned to be carried out as a further study. The thesis consists of six chapters: In the first chapter of this thesis, under the title of Introduction, the importance, aim, and scope of the study are mentioned. The structural behavior and possible collapse mechanisms of masonry buildings in general are presented in Chapter Two, which gives an idea about the behavioral mechanism of the model masonry structure to be examined in the following chapters. In the third chapter, the purpose and use of the incremental dynamic analysis method used within the scope of the study, the fragility curve method, and the analysis software, which is the basis of the scope of the study, are explained. Fourth chapter presents the general characteristics of the prototype building reflecting the Groningen masonry building typology. Assumptions made in the modelling, the material models used, and the earthquake records used in the incremental dynamic analyses are given in detail. In the fifth chapter, dynamic curves are generated as a result of incremental dynamic analyses. Results of the fragility curves obtained from these curves are given in detail. Retrofitting suggestions to improve the seismic behavior of such vulnerable buildings are explained conceptually with drawings. The last chapter is devoted to all results obtained from this thesis.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    268316

    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

    Türkçe

    2009

    İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. A. ZAFER ÖZTÜRK

    PROF. DR. AMR S. ELNASHAI

  2. Tez No

    630651

    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

    İngilizce

    2020

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KADİR GÜLER

  3. Tez No

    884122

    Equivalent linear and nonlinear site response analysis, study case for banda aceh, indonesia

    Yerel zemin koşullarının sismik etkiler altında eşdeğer doğrusal ve doğrusal olmayan analizi, banda aceh, endonezya için bir çalısma

    AMELIA FITRI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV

  4. Tez No

    439576

    Türkiye'deki mevcut betonarme binaların depremlerde hasargörebilirliğinin istatistiksel kestirimi

    Statistical evaluation of the fragility of existing RC buildings in turkey under seismic loads

    ÜLGEN MERT TUĞSAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL

  5. Tez No

    874208

    Examination of the design procedures for pile foundations subjected to liquefaction-induced lateral spreading during earthquakes

    Deprem sonrası sıvılaşma kaynaklı yanal yayılma etkisindeki kazıklı temellerin tasarım prosedürlerinin incelenmesi

    FATİH MUHAMMED ÖZTORUN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESRA ECE BAYAT

Geri Dön