Geri Dön

Çok katlı betonarme yapıların deprem davranışlarının TBDY2018, ASCE7-16 ve EC8 yönetmeliklerine göre değerlendirilmesi

Evaluation of earthquake behaviour of multi-storey reinforced concrete structures according to TBDY2018, ASCE7-16 and EC8 regulations

PDF İndir

  1. Tez No: 953012
  2. Yazar: MIRALI IMAMALIYEV
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TURGUT ÖZTÜRK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 237

Özet

Doğal afetler geçmişten bugüne kadar insanlık tarihinde yıkıcılık yönünden olumsuz sonuçlara yol açmış olaylardır. Bu doğal olayların en başında ise deprem gelmektedir. Her ne kadar depreme karşı önlemler alınmaya çalışılsa da depremin yıkıcı etkisi, her zaman insanlık tarihi boyunca hafızalarda olumsuz izler bırakmış ve küçümsenemeyecek derecede can ve mal kaybına sebep olmuştur. Günümüzün dünyasında yapı tasarımında en önemli konulardan biri tasarlanan yapının depreme dayanıklı olarak inşa edilmesidir. Özellikle deprem kuşağında bulunan ülkelerde depreme dayanıklı yapılar tasarlanmaktadır. Teknolojinin hızlı bir biçimde gelişmesi ile birlikte yapısal analiz programları yardımıyla depreme dayanıklı yapı tasarımı geçmişe kıyasla daha kolay hale gelmiştir. Geliştirilmiş programlar ve yazılımlar sayesinde kısa zamanda hızlı ve doğru sonuçlara ulaşılmaktadır. İnşaat mühendislerinin en önemli mesleki sorumlulukları depreme dayanıklı yapı tasarımını en iyi şekilde benimsemek ve uygulamaktır. Deprem etkisi altında bir yapının deprem anında ve sonrası tamamen göçmesini önlemek, kalıcı hasar oluşumunu sınırlandırmak ve en önemlisi can kaybını engellemek için uygun yapı tasarımında yapılacak kontroller, ülkelerin yayınladıkları ve bir kaç senede bir yenilenen yönetmelikler ile mümkündür. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğinde depreme dayanıklı yüksek yapıların tasarımı için Dayanıma Göre Tasarım(DGT) ve Şekil Değiştirmeye Göre Değerlendirme/Tasarım(ŞGDT) olmakla iki ana hesap yaklaşımı verilmektedir. Bu kapsamda yönetmelikte bölüm 3.5.1'de Bina Yükseklik Sınıfı=1'e giren ve Deprem Tasarım Sınıfı 1, 2, 3, 3a, 4, 4a olan yeni yapılacak veya mevcut yüksek binalar, DD-2 deprem yer hareketi düzeyi altında Dayanıma Göre Tasarım yaklaşımı kullanılarak Normal Performans Hedefi olarak Kontrollü Hasar (KH) performans hedefini ve DD-1 deprem yer hareketi düzeyi altında Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme/Tasarım yaklaşımı kullanılarak Normal Performans Hedefi olarak Göçmenin Önlenmesi (GÖ) performans hedefini sağlamalıdır. Bununla beraber DD-4 deprem yer hareketi düzeyi altında DGT tasarım yöntemi kullanılarak Kesintisiz Kullanım (KK) Normal Performans hedefi sağlanmalıdır. Diğer Deprem Tasarım Sınıflarına ve Bina Yükseklik Sınıfına bağlı olarak tasarıma esas Normal ve İleri performans hedefleri yönetmelikte belirtilmiştir. Amerikan ve Avrupa yönetmeliklerinde ise planda ve düşeyde düzenli tüm binalar için mod birleştirme yöntemi kullanılarak Dayanıma Göre Tasarım yaklaşımına göre hesap yapılmasına izin verilmektedir. Sayısal çalışmada dikkate alınan bina modeli örneği Türk yönetmeliğine göre yüksek yapı sınıfına ait olmakta ve BYS=1'dir. Deprem Tasarım Sınıfı ise 1 olmaktadır. Çalışma kapsamında deprem analizleri DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde Dayanıma Göre Tasarım yaklaşımı kullanılarak üç yönetmeliğe göre gerçekleştirilmiş ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Yüksek lisan tezi olarak yapılan bu çalışmada yapısal analiz programı ETABS v19.1.0 kullanılarak ele alınan 3 bodrum, 1 zemin ve 30 normal kattan oluşan çok katlı betonarme bir yapının Türk yönetmeliklerinden TBDY2018 ve TS500, Amerikan yönetmeliklerinden ASCE7-16 ve ACI-2019 ve Avrupa yönetmeliklerinden Eurocode 8 ve Eurocode 2 ele alınarak ilgili yönetmeliklerin getirdikleri koşullar irdelenerek deprem analizleri yapılmış ve çıkan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yapılan tez çalışması altı bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünü oluşturan giriş bölümünde çalışmanın içeriği ve amaçlarından bahsedilmiştir. İkinci bölümde, en çok kullanılan taşıyıcı sistem türlerinden ve bu sistemlerin yatay ve düşey yükler etkisindeki davranışları incelenmiştir. Burada çerçeveli, perdeli, perdeli-çerçeveli, çekirdek ve tüp sistemlerden bahsedilmiştir. Sistemlerin özellikleri anlatılmış ve karşılaştırma yapılmıştır. Böylece belirli nitelikteki yapılar için en uygun sistemin seçilebilmesi için ana fikir oluşmuştur. Çalışma kapsamında ikinci bölümde çalışmada ele alınan yönetmeliklerden ve bu ilgili yönetmelikler gereği uygulanması gereken koşullardan bahsedilmiştir. Türk Yönetmelikleri olarak 2000 yılında yayınlanmış olan“Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları (TS500)”ile 2018 yılında yayımlanan“Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY2018)”ve 1997 yılında yayımlanan“Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri (TS498)”yönetmeliklerinden yararlanılmıştır. Deprem hesabında Amerikan Yönetmelikleri olarak betonarme yapıların tasarım konusundaki kuralları düzenleyen“American Concrete Instute ”tarafından 2019 yılında düzenlenmiş olan“Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary (ACI-2019)”ele alınmıştır. Depreme dayanıklı yapılarında tasarımında 2016 senesinde yürürlülüğe giren“Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE/SEI 7-16)”kullanılmıştır. Yapıların tasarımında kullanılan Avrupa yönetmelikleri, Avrupa Birliği üyesi ülkeler tarafından esas alınan Eurocode yönetmeliklerinden Eurocode 2 (EN 1992) ile Eurocode 8 (EN 1998) olmaktadır. Betonarme yapıların hesap ve tasarımda“Eurocode 2”, Depreme dayanıklı yapı tasarımında ise uyulması gereken koşullar“Eurocode 8”esas alınarak deprem hesapları gerçekleştirilmektedir. Yine bu bölümde ilgili yönetmeliklerde deprem hesaplarında dikkate alınacak tüm deprem parametreleri ve yapısal düzensizlikler açıklanmıştır. Deprem hesapları detaylı bir şekilde açıklanıp ve uygulamalarda en çok kullanılan statik hesap yöntemi olarak eşdeğer deprem yükü yöntemi ve dinamik hesap yöntemi olarak ise mod birleştirme yöntemlerine değinilmiştir. Analizlerde mod birleştirme yöntemi kullanılmış ve üç yönetmeliğe göre elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmanın üçüncü bölümünde ise deprem hesabı yapılacak olan yapıya ait bilgiler ve deprem analiz sonuçları verilmiştir. Deprem analizleri yapılan bina İstanbul ili Kadıköy ilçesinde konumlanacağı varsayılmıştır. Koordinatlar enlem 40.990201° ve boylam 29.058031° olarak seçilmiştir. Kat yüksekliği 3.5 m olup ve kullanım amacı konut olarak belirlenen yapının taşıyıcı sistemi perdeli-çerçeveli taşıyıcı sistem olarak seçilmiştir. Bina her iki deprem doğrultusunda simetrik olarak modellenmiştir. Binanın X doğrultusundaki uzunluğu 44m, Y doğrultusundaki uzunluğu 32m olup, kat alanı 1408 m2 olarak hesaplanmıştır. Kat planı tüm katlarda aynı düzene sahiptir ve kolon boyutları yükseklik boyunca değişkenlik göstermektedir. Malzeme olarak C50 kalitesinde beton ile B420C donatı çeliği kullanılmıştır. Yine bu bölümde üç yönetmeliğe göre deprem hesabı detaylı bir şekilde yapılmıştır. Öncelikle hesaplarda kullanılacak DD-2 deprem yer hareketine göre tasarım depremi için kullanılacak parametreler açıklanmıştır. Daha sonra yapı üzerinde bulunması öngörülen sabit ve hareketli olmak üzere statik düşey yükler belirtilmiştir. Son aşama olarak ise deprem analizleri için gerekli olan parametreler ETABS programına girilmiştir. Analizlerin ilk aşamasında kolon, kiriş, döşeme ve perde gibi taşıyıcı yapısal elemanlara yönetmelikler gereği etkin kesit rijitlikleri girilmiş ve modal analiz sonucu bina periyot değerleri belirlenmiştir. Elde edilen periyot değerleri yönetmeliklere göre belirtilen sınır şartlarla karşılaştırılmış ve deprem analizleri gerçekleştirilmiştir. Analiz sonucu elde edilen sonuçların yönetmeliklere göre kontrolleri yapılmış ve karşılaştırılmıştır. Son olarak ise üç yönetmeliğe göre verilen yük birleşimlerine göre yapılan hesap sonuçları elde edilen iç kuvvet büyüklükleri karşılaştırılmıştır. Dördüncü bölümde ise üç farklı yönetmeliğe göre deprem hesapları özetlenerek sonuçlar tablolar ve grafikler halinde gösterilerek karşılaştırmalar yapılmıştır. Öncelikle analizler sonucunda yönetmeliklere göre elde edilen periyot değerleri, yapıların inelastik kapasitelerinden yararlanabilmek ve ekonomik bir tasarım için yönetmeliklere göre belirlenen taşıyıcı sistem davranış katsayıları ve dayanım fazlalığı katsayıları ve bina toplam ağırlıkları karşılaştırılmıştır. Burada yönetmelikler gereği yapısal elemanlar için kullanılan etkin kesit rijitlikleri ve toplam bina ağırlığına göre her bir yönetmeliğe göre farklı periyot değerleri elde edildiği gözlemlenmiştir. Türk ve Avrupa yönetmeliklerinde bina toplam ağırlığı hesaplanırken yapısal elemanların kendi ağırlığı, yapı üzerinde bulunması öngörülen sabit yükler ve hareketli yüklerin belirli oranı dikkate alınırken, Amerikan yönetmeliğinde bazı özel durumlara dışında sadece yapısal eleman ağırlıkları ve ilave sabit yükler hesaba katılmıştır. Türk ve Amerikan yönetmelikleri ile yapılan kabuller, kontroller konusunda benzerlik gösterdiği görülmüştür. Bununla beraber Türk ve Avrupa yönetmeliğinde bulunan yerdeğiştirmeler yapı davranış katsayısı ile büyütülürken, Amerikan yönetmeliğinde davranış katsayısından bağımsız olarak deplasman büyütme katsayısı ile çarpılıp bina önem katsayısına bölünmesiyle hesaplanmıştır. Sonraki aşamalarda deprem hesap sonucunda elde edilen taban kesme kuvvetleri, yerdeğiştirmeler, ikinci mertebe etkileri ve tasarıma esas yük birleşimleri sonucu bulunan en elverişsiz iç kuvvet değerleri karşılaştırılmıştır.

Özet (Çeviri)

Natural disasters are a kind of an events that have led to negative consequences in terms of destructiveness in human history from past to present. The most important one of these natural events is an earthquake. Although measures are being taken against earthquakes, the devastating effects of the earthquake have always left negative traces in the memories of humanity throughout the history of humanity and caused loss of life and property that cannot be underestimated. In today's world, one of the most important issues in building design is the construction of the designed building as an earthquake resistant. Especially in countries located in an earthquake hazard zones, earthquake resistant structures are more important to be designed. With the rapid development of the technology, earthquake resistant building design has become easier compared to the past with the help of structural analysis programs. Thanks to the developed programs and software, fast and accurate results are able to be achieved in a short time. The most important professional responsibilities of civil engineers is to adopt and design earthquake resistant structure design in the best way. In order to prevent a structure from completely collapsing during and after the earthquake, to limit the formation of permanent damage and most importantly to prevent loss of life, the controls to be made in the appropriate structure design are possible with the standarts published by the countries and renewed every few years. In the Turkish Building Earthquake Code, two main calculation approaches are given for the design of earthquake-resistant high-rise buildings: Design by Strength and Evaluation/Design by Deformation. In this context, new or existing high-rise buildings, which enter Building Height Class=1 in section 3.5.1 of the regulation and have Earthquake Design Class 1, 2, 3, 3a, 4, 4a, are based on Strength Under the DD-2 earthquake ground motion level, It should meet the Controlled Damage (RC) performance target as the Normal Performance Target using the design approach and the Prevention of Collapse (PI) performance target as the Normal Performance Target using the Strain Based Assessment/Design approach under the DD-1 earthquake ground motion level. However, the Uninterrupted Use (KK) Normal Performance target should be achieved by using the DGT design method under the DD-4 earthquake ground motion level. Depending on the other Earthquake Design Classes and Building Height Class, the Normal and Advanced performance targets based on the design are specified in the regulation. In the American and European regulations, it is allowed to calculate according to the Design by Strength approach by using the mode combination method for all buildings that are regular in plan and vertically. The example of the building model considered in the numerical study belongs to the high-rise building class according to the Turkish regulation and is BYS=1. Earthquake Design Class is 1. Within the scope of the study, earthquake analyzes were carried out at the DD-2 earthquake ground motion level using the Design Based on Strength approach according to three regulations and comparisons were made. In this study, which was carried out as a master thesis, a multi-storey reinforced concrete structure consisting of 3 basements, 1 ground and 30 normal floors, which was handled by using the structural analysis program ETABS v19.1.0, was taken from Turkish standarts TBDY2018 and TS500, American standarts ASCE7-16 and ACI-2019 and European standarts Eurocode 8 and Eurocode 2. By considering the conditions brought by the relevant standarts were examined, the seismic analyzes were made and the results were compared. The thesis study consists of six chapters. In the introduction, which constitutes the first part of the study, the content and aims of the study are mentioned. In the second part, the most commonly used types of structural systems and their behavior under horizontal and vertical loads are examined. Framed systems, shear wall systems, shear wall-framed systems, core and tube systems are mentioned in that section. The features of the systems are explained and comparisons are considered. Thus, the main idea was formed in order to choose the most suitable system for certain structures. In the second part of the study, the standarts discussed in the study and the conditions to be applied in accordance with these relevant standarts are mentioned. As Turkish Standarts,“Design and Construction Rules of Reinforced Concrete Structures (TS500)”published in 2000,“Turkey Building Earthquake Regulation 2018 (TBDY2018)”published in 2018 and“Calculation Values of Loads to be Taken in the Dimensioning of Building Elements (TS498)”standarts published in 1997 were used. In the seismic calculation, the“Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary (ACI-2019)”, which was issued in 2019 by the“American Concrete Institute”, which regulates the rules on the design of reinforced concrete structures as American Regulations, has been taken into consideration.“Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE/SEI 7-16)”, which entered into force in 2016, was used in the design of earthquake resistant structures. The European regulations used in the design of the buildings are Eurocode 2 (EN 1992) and Eurocode 8 (EN 1998), Eurocode regulations based on the European Union member countries. Earthquake calculations are carried out based on“Eurocode 2”in calculation and design of reinforced concrete structures and on the basis of“Eurocode 8”, the conditions to be complied with in the design of earthquake resistant structures. Again in this section, all earthquake parameters and structural irregularities to be considered in seismic calculations are explained in the relevant regulations. Seismic calculations are explained in detail and the most commonly used static calculation method in applications is the equivalent earthquake load method and the dynamic calculation method is the mode combination methods. The mode combining method was used in the analysis and the results obtained according to the three regulations were compared. In the third part of the study, the information about the structure to be calculated and the results of the earthquake analysis are given. It is assumed that the building for which seismic analyzes were made will be located in Kadıköy district of Istanbul province. The coordinates were chosen as latitude 40.990201° and longitude 29.058031°. The storey height is 3.5 m and the load-bearing system of the building, whose intended use is determined as a residence, was chosen as the shear wall-framed structural system. The building is modeled symmetrically in both earthquake directions. The length of the building in the X direction is 44m, the length in the Y direction is 32m, and the floor area is calculated as 1408 m2. The floor plan has the same layout on all floors and the column dimensions vary along the height. C50 quality concrete and B420C reinforcing steel were used as materials. Again in this section, seismic calculations were made in detail according to three regulations. First of all, the parameters to be used for the design earthquake are explained according to the DD-2 earthquake ground motion to be used in the calculations. Then, static vertical loads which are gravity and live loads, which are expected to be on the structure, are specified. As a final step, the parameters required for earthquake analysis were entered into the ETABS program. In the first stage of the analysis, the effective section stiffnesses were entered to the structural elements such as columns, beams, slabs and shear walls in accordance with the regulations and the building period values were determined as a result of the modal analysis. Obtained period values were compared with the boundary conditions specified in the regulations and seismic analyzes were carried out. The results obtained from the analysis were checked and compared according to the regulations. Finally, the internal force magnitudes obtained from the calculation results according to the load combinations given according to the three regulations were compared. In the fourth chapter, earthquake calculations according to three different regulations are summarized and the results are shown in tables and graphs and comparisons are made. First of all, the period values obtained according to the regulations as a result of the analyzes, the behavior coefficients of the structural system determined according to the regulations and the total weight of the building were compared in order to benefit from the inelastic capacities of the structures and for an economical design. Here, it has been observed that different period values are obtained according to each regulation according to the effective section stiffnesses and total building weight used for the structural elements in accordance with the regulations. While calculating the total weight of the building in Turkish and European regulations, the self weight of the structural elements, the gravity loads on the structure and the certain ratio of the live loads are taken into account, while in the American regulations, only the weights of the structural members and additional gravity loads are taken into account, except for some special cases. It has been observed that the acceptances made with the Turkish and American regulations are similar in terms of controls. However, while displacements in Turkish and European regulations are enlarged with the building behavior coefficient, in the American regulation, it is calculated by multiplying the displacement amplification coefficient and dividing by the building importance coefficient, independently of the behavior coefficient. In the next stages, the most unfavorable internal force values obtained as a result of the base shear forces, displacements, second order effects and design-based load combinations obtained as a result of the earthquake calculation were compared.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    609426

    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

    JETON BUZUKU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL

  2. Tez No

    953186

    Kastamonu ili merkez ilçesindeki riskli binaların yapısal performansının TBDY-2018'e göre değerlendirilmesi

    Evaluation of structural performance of risky buildings in the central district of Kastamonu according to TBDY-2018

    ŞÜKRÜ ALPEREN ÜNLÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL

  3. Tez No

    724982

    Betonarme perdeli çerçeveli yapılarda perde yerlerindeki değişimlerin yapıların davranışlarına etkisinin incelenmsi

    Investigation of the effects of changes in screen places on behaviors of reinforced concrete framed framed buildings

    MOHAMMAD NASIM RAHMATY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    İnşaat Yapı Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN KASAP

  4. Tez No

    134152

    Planda değişik geometriye sahip çok katlı betonarme yapıların zaman-tanım aralığında dinamik analizi

    Time-historical dynamic analysis of multistorey reinforced concrete structures with different plan geometrics

    MAHMUT SAMİ DÖNDÜREN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    İnşaat MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ADNAN KARADUMAN

  5. Tez No

    136000

    Eğik elemanlardan oluşmuş çok katlı betonarme bir yapının deprem etkisi altındaki davranışlarının diğer sistemlerle karşılaştırmalı olarak incelenmesi

    The Examination of behaviours of a reinforced concrete building consisting of braced frames under an earthquake effect with other structural systems, contrastively

    SELİM KARAİSMAİLOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    İnşaat MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ZEKİ KARACA

Geri Dön