TBDY (2018) ve taslak tebliğ (2025)'e göre orta katlı betonarme binaların doğrusal tasarımı ve maliyet analizi
Linear design and cost analysis of mid-rise reinforced concrete buildings according to TBEC (2018) and draft communiqué (2025)
- Tez No: 972975
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇAĞLAR AKKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Türkiye, dünyanın en aktif deprem kuşaklarından olan Alp-Himalaya Kuşağında yer alan Anadolu Plakası üzerinde konumlanmaktadır. Meydana gelen tektonik hareketler ile birlikte 2 büyük fay hattı, Kuzey Anadolu Fay Hattı (KAF) ve Doğu Anadolu Fay Hattı (DAF) üzerinde belirli zaman aralıklarında çeşitli büyüklüklerde depremler meydana gelmektedir. Depremlerin gerçekleştiği konum, tesir alanı, yapılaşma koşulları ve depremin büyüklüğü gibi etkiler neticesinde can kayıplarında, hasarlı bina sayısında ve ekonomik kayıplarda değişkenlikler meydana gelmektedir. Depremler sonrasında yapılarda meydana gelen hasarları sınırlandırmak amacıyla kuralların belirlenmesi ve depreme dayanıklı yapı tasarımı kurallarını bir paydada toplamak adına dünyada olduğu gibi Türkiye'de de ilgili makamlarca deprem yönetmeliği adı verilen, sınırlayıcı ve önerici kurallar toplulukları oluşturulmuştur. Yıkıcı depremler sonrasında ise yapılan saha incelemeleri neticesinde ortaya konan kusurların ve eksikliklerin önüne geçebilmek, dünyada yapı ve deprem mühendisliği alanındaki gelişmelerin kurallara entegrasyonunu sağlamak maksadıyla deprem yönetmeliklerinde ve ilgili mevzuatlarda değişiklikler gerçekleştirilmektedir. 6 Şubat 2023 tarihinde, DAF üzerinde 7.7 büyüklüğünde (Mw) Pazarcık/Kahramanmaraş ve 7.6 büyüklüğünde (Mw) Elbistan/Kahramanmaraş merkezli depremler meydana gelmiştir. Aynı gün içerisinde meydana gelen bu 2 büyük deprem, Türkiye yüzölçümünün %17'sine tekabül eden 11 ili kapsayan büyük bir alanda etkili olmuştur. Bu depremler sonucunda 53500 kişi yaşamını yitirmiş, 115000 kişi yaralanmış, 663000 konutta orta hasar ve ötesi seviyede hasar görmüş, 100 milyar ABD doları ekonomik kayıp meydana gelmiştir. Yapılan saha araştırmaları sonucunda zayıf malzeme kalitesi, sünek tasarım gereksinimlerini karşılamayan inşaat kusurları ve tasarım hataları olmak üzere yapısal eksiklikler tespit edilmiştir. Bazı deprem istasyonlarında ise tasarım deprem düzeyi üzerinde ivmelerle karşılaşılmıştır. Bu depremlerden alınan dersler ve yaşanan yıkıcı etkiler göz önünde bulundurularak Türkiye'nin deprem etkisi altında yeni yapı tasarımı ve mevcut binaların değerlendirilmesi esaslarını içeren yönetmeliği, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'ne (TBDY, 2018) ek deprem tasarım hükümleri getirmek üzere henüz taslak aşamasında olan yeni bir yönetmelik (Taslak Tebliğ, 2025) üzerine çalışmalar başlamıştır. Taslak Tebliğ (2025), kat alanı, kat sayısı ve tasarım spektral ivme katsayısına bağlı olarak bina tasarımında kullanılması gereken minimum düşey taşıyıcı eleman alanı zorunlu tutmasının yanı sıra kolon en boy oranı ve minimum sayıda kapalı etriye kullanımı gibi konstrüktif koşulları da zorunlu tutmaktadır. Aynı zamanda deprem sırasında yük akışının sağlıklı bir şekilde sağlanabilmesi adına düzenli ve sürekli aks kullanımı için koşul da sunulmaktadır. Düşey taşıyıcı elemanlarda sünek davranışını pekiştirmek adına eleman eksenel kuvvet düzeyleri TBDY (2018)'e göre daha düşük tutulmaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışması kapsamında, aynı mimari plana dayalı olarak orta kat yüksekliğinde nitelendirilebilecek 3 farklı betonarme (BA) binanın analizi ve tasarımı gerçekleştirilmiştir. İlk olarak Bina 1'in yapısal sistemi, DD-2 deprem yer hareketi düzeyi (475 yıllık tekrarlanma periyoduna sahip) altında TBDY (2018)'e göre tasarlanmıştır. Bina 2'nin yapısal sistemi ise aynı yönetmelik kuralları gözetilerek DD-1 deprem yer hareketi düzeyi (2475 yıllık tekrarlanma periyoduna sahip) altında tasarlanmıştır. Bina 3'ün yapısal sistemi ise mimari planı korunarak, DD-2 deprem yer hareketi düzeyi altında, Taslak Tebliğ (2025)'in getirdiği ek deprem tasarım gerekliliklerine uygun olarak değiştirilmiştir. Tez kapsamında ele alınan bu 3 bina toplamda 582 m2 kat alanı ve 6 kattan oluşmak üzere 18 m kat yüksekliğine sahiptir. Binaların inşa edileceği konum olarak sahip olduğu yüksek deprem riskinden ötürü Yalova olarak seçilmiş olup, genel zemin koşulunu yansıtması amacıyla zemin sınıfı da ZD olarak seçilmiştir. Kısa periyot tasarım spektral ivme katsayısı (SDS)'de Türkiye Deprem Tehlike Haritası'ndan DD-2 ve DD-1 deprem yer hareketi düzeyi için sırasıyla 1.446 ve 2.565 olarak elde edilmiştir. Tasarım aşamasında C30/37 beton ve B420C donatı çeliği kullanılmıştır. TBDY (2018) Dayanıma Göre Tasarım Esasları ve Bina 3 için Taslak Tebliğ (2025) koşulları göz önünde bulundurularak yapıların doğrusal tasarımları sonlu elemanlar programı (ETABS v.19) ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan BA tasarımlar neticesinde yapı taşıyıcı sisteminde kullanılacak beton ve donatı çeliğinin metrajı gerçekleştirilmiş olup buna ait maliyet tüm binalar için karşılaştırılmalı olarak ortaya konmuştur. Ayrıca bu binaların sahip olduğu taban kesme kuvveti, doğal titreşim periyodu, göreli kat ötelemesi vb. dinamik karakteristikler de bu tez kapsamında incelenmektedir. Bina 1 için göreli kat ötelemesi düşey taşıyıcı eleman boyutlandırmasında her iki yön için de kilit parametreyken Bina 2'de düşey taşıyıcı eleman taşıma kapasiteleri kilit rol üstlenmektedir. Bina 3'te x yönünde Taslak Tebliğ (2025)'in sunduğu minimum perde ve düşey taşıyıcı toplam alanı sınırlayıcı unsurken y yönünde göreli kat ötelemesi sınırlayıcı olmuştur. Bu çalışma, binaların karşılaştırmalı analizini sunarak önerilen düzenleyici değişikliklerin ve DD-1 deprem yer hareketi altında binaların tasarımlarının gerçekleştirilmesinin binaların dinamik karakteristikleri, betonarme tasarımı ve maliyeti üzerine etkisini ortaya koymayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Türkiye is located on the Anatolian Plate in the Alpine-Himalayan Belt, one of the most active earthquake belts in the world. With the tectonic movements occurring, earthquakes of various magnitudes occur at certain time intervals on 2 major fault lines, the North Anatolian Fault Line (NAF) and the Eastern Anatolian Fault Line (EAF). As a result of the effects such as the location of the earthquakes, the impact area, the construction conditions and the magnitude of the earthquake, variations occur in the loss of life, the number of damaged buildings and economic losses. In order to determine the rules and limit the damages that occur in the structures after earthquakes and to gather the rules of earthquake resistant building design in a common denominator, a set of limiting and suggestive rules called earthquake regulations have been established by the relevant authorities in Türkiye as in the world. After devastating earthquakes, amendments are made to earthquake regulations and related legislation in order to prevent the defects and deficiencies revealed as a result of field investigations and to ensure the integration of the developments in the field of structural and earthquake engineering in the world into the rules. On 6 February 2023, 7.7 magnitude (Mw) Pazarcık/Kahramanmaraş and 7.6 magnitude (Mw) Elbistan/Kahramanmaraş earthquakes occurred on the DAF. These two major earthquakes, which occurred on the same day, affected a large area covering 11 provinces corresponding to 17 per cent of Türkiye's surface area. As a result of these earthquakes, 53500 people lost their lives, 115000 people were injured, 663000 residents were moderately damaged and beyond and an economic loss of 100 billion US dollars occurred. Field investigations identified structural deficiencies, including poor material quality, construction defects that did not meet ductile design requirements, and design errors. In some earthquake stations, accelerations above the design seismic level were encountered. Considering the lessons learnt from these earthquakes and the devastating effects of these earthquakes, a new code (Draft Communiqué, 2025), which is still in the draft stage, has been developed to introduce additional earthquake design provisions to Turkey's Building Earthquake Code (TBDY, 2018), which includes the principles of new building design and evaluation of existing buildings under earthquake impact. The Draft Communiqué (2025) requires the minimum vertical load-bearing element area to be used in building design depending on the floor area, number of storeys and design spectral acceleration coefficient, as well as constructive conditions such as column aspect ratio and minimum number of closed stirrups. At the same time, a condition for regular and continuous axis utilisation is also provided in order to ensure a reliable load flow during the earthquake. In order to enhance the ductile behaviour of vertical structural members, the axial force levels are kept lower than TBDY (2018). Within the scope of this master's thesis study, the analysis and design of 3 different reinforced concrete (RC) buildings, which can be described as mid-storey height, based on the same real architectural plan, have been carried out. Firstly, the structural system of Building 1 was designed according to TBDY (2018) under DD-2 earthquake ground motion level (with a return period of 475 years). The structural system of Building 2 was designed under DD-1 earthquake ground motion level (with a return period of 2475 years) by considering the same code rules. The structural system of Building 3 was modified in accordance with the additional earthquake design requirements of the Draft Communiqué (2025) under DD-2 earthquake ground motion level, while preserving the architectural plan. These 3 buildings considered within the scope of the thesis have a total floor area of 582 m2 and a floor height of 18 m, consisting of 6 floors. Yalova was chosen as the location where the buildings will be constructed due to its high earthquake risk, and the ground class was chosen as ZD to reflect the general ground condition. The short period design spectral acceleration coefficient (SDS) was obtained from the Earthquake Hazard Map of Turkey as 1.446 and 2.565 for DD-2 and DD-1 earthquake ground motion levels, respectively. C30/37 concrete and B420C reinforcing steel were used in the design. Considering the conditions of TBDY (2018) Design Principles by Strength and Draft Communiqué (2025) for Building 3, the linear designs of the structures were carried out with the finite element programme (ETABS v.19). As a result of the BA designs, the quantities of concrete and reinforcing steel to be used in the structural system of the building were realised and the cost of this was presented comparatively for all buildings. In addition, the dynamic characteristics of these buildings such as base shear force, natural vibration period, relative storey drift etc. are also analysed in this thesis. For Building 1, relative storey drift is the key parameter for both directions in vertical structural element sizing, whereas for Building 2, vertical structural element bearing capacities play a key role. In Building 3, the minimum total area of shear wall and vertical load bearing in x direction presented by the Draft Communiqué (2025) was the limiting factor, while the relative storey drift in y direction was the limiting factor. In Building 2, the total cross-sectional areas of RC shear walls increased by 234% and 31% in the x and y directions, respectively, while the total cross-sectional areas of vertical structural members (RC shear walls and columns) increased by 142% and 27% in the x and y directions, respectively, compared to Building 1. The total vertical structural element area increased by 142% and 85% in Building 2 and Building 3 in the x direction compared to Building 1. In Building 2 and Building 3, in the y direction, the total vertical structural element area increased by 27% and 36%, respectively, compared to Building 1. The effective relative storey drift is 171% and 7.8% higher for Building 1 and Building 2 in x direction than Building 3, respectively. For the effective relative storey drift in y direction, Building 1 and Building 2 are 69% and 27% higher than Building 3, respectively. In Building 2 and Building 3, shortening of the natural vibration periods occurred due to the increased system stiffness with the use of larger vertical structural element crosssections compared to Building 1. The natural vibration periods of Building 2 and Building 3 were shortened by 64% and 60% in the x-direction and 20% and 29% in the y-direction, respectively, compared to Building 1. In Building 2 and Building 3, an increase in the base shear forces occurred due to the shortening of the natural vibration periods compared to Building 1. The base shear forces of Building 2 and Building 3 increased by 283% and 111% in the x-direction and by 173% and 33% in the y-direction, respectively, compared to Building 1. Building 2 and Building 3 structural system cost increased by 54.6% and 23.3%, respectively, compared to Building 1. Building 2 structural system cost was realised to be approximately 1.25 times more than Building 3. The total construction cost of Building 2 was 1.07 and 1.04 times more than Building 1 and Building 3, respectively. This study aims to present a comparative analysis of the buildings and to demonstrate the effect of the proposed code changes and the realisation of the design of the buildings under a higher earthquake ground motion on the dynamic characteristics and cost of the buildings.
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
- Çelik sanayi yapılarının 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'ne göre analiz ve tasarımı
Analysis and design of inductrial steel structure according to the 2018 Turkish Earthquake Code
ÖMER YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat MühendisliğiUşak Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SONER ŞEKER
- Eşdeğer ve doğrusal olmayan analiz yöntemleri ile zeminlerin dinamik davranışının belirlenmesi
Evaluation of the dynamic response of soils by using equivalent and nonlinear analyses
EBRU CİVELEKLER
Doktora
Türkçe
2020
İnşaat MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERVİŞ VOLKAN OKUR
- Betonarme perdelerde hasar sınır değerlerinin analitik olarak belirlenmesi
Analytical determination of damage limit values in reinforced concrete structures
MAHİNUR SERTKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat MühendisliğiErzurum Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER KAZAZ
- Yığma yapılarda taşıyıcı tuğla duvarların hasır donatılı horasan harcı ile güçlendirilmesinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the strengthening of masonry walls with steel mesh reinforcement horasan mortar in masonry structures
VOLKAN ÖZTAŞ
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECDET TORUNBALCI