Geri Dön

Yapısal sünekliğin yer hareketi kayıtlarının seçimine ve ölçeklendirilmesine etkisi

The effect of structural ductility on the selection and scaling of ground motion records

PDF İndir

  1. Tez No: 980169
  2. Yazar: AYSEL ŞEVVAL GENÇOĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ERCAN YÜKSEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  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: Belirtilmemiş.

Özet

Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler, deprem ve yapı mühendisliğinde, özellikle de depreme göre performans değerlendirmesinde ve yapısal sistemlerin tasarımında giderek yaygınlaşmaktadır. Depreme göre performans değerlendirmelerinde ve tasarımlarda, dinamik analizler için hedef tepki spektrumuna uyumlu deprem yer hareketi kayıtların seçilmesini ve ölçeklendirilmesini gerektirir. Dolayısıyla yer hareketi kayıtlarının seçilmesi, yapının deprem davranışının ve yükünün doğru olarak hesaplanabilmesi önem taşımaktadır. Bu nedenle deprem yer hareketi kayıtlarının gerçeğe yakın ölçeklendirilmesi gerekmektedir. Başta Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e (TBDY-2018) ve diğer yönetmeliklere göre deprem yer hareketleri, deprem yer hareketinin büyüklüğü, faya uzaklığı, zeminin kayma dalgası hızı (VS,30) ve fay tipleri dikkate alınarak seçilmektedir ve spektrum uyumlarına göre ölçeklendirilmektedir. Yapıların depreme göre performans değerlendirmelerinde ve tasarımlarda dinamik analiz için kullanılan zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerde yönetmeliklerde yer alan yer hareketi kayıt seçim ve ölçeklendirme yöntemleri genellikle tartışma konusu olmaktadır. Yer hareketi kayıt seçim ve ölçeklendirme yöntemlerinde analizlerde kullanılacak yer hareketi kayıt sayısı ve tasarım (hedef) spektrumuna uyumu için yer hareketi kayıtlarının seçimi ve ölçeklendirmesi her yönetmeliklerde farklılık göstermektedir. Bu sebeple yönetmeliklerde yer hareketi kayıt seçim yöntemlerinde yeni yöntem arayışına girilmektedir. Yer hareketi kayıt seçiminde, tasarım (hedef) spektrumu ile seçilen yer hareketi kayıtlarının uyumu için iki farklı yaklaşım bu tez kapsamında karşılaştırılmaktadır ve değerlendirilmektedir. Bunlar, tasarım (hedef) ve seçilen yer hareketi kayıtların spektrumların uyumu için noktasal ve bölgesel benzerliği esas alan yer hareketi kayıt seçim ve ölçeklendirme yaklaşımlarıdır. İki farklı yer hareketi kayıt seçim ve ölçeklendirme yaklaşımlarını, iki farklı periyot noktasın da karşılaştırılmıştır. Yığma yapılar için kullanılan kısa periyot olarak 0.5s ve esnek yapılar için kullanılan uzun periyot olarak 1.5s dikkate alınarak iki farklı yaklaşım için yer hareketi kayıt seçimi yapılmıştır. Yer hareketi kayıt seçiminde bu tez kapsamında ele alınan noktasal ve bölgesel benzerlik yaklaşımları sırasıyla Koşullu Ortalama Spektrum (CMS) yöntemi ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 (TBDY-2018) yer hareketi kayıt seçim yöntemleridir. Bu iki farklı yaklaşıma göre iki farklı periyot değeri dikkate alınarak yer hareketi kayıt seçimleri yapılmıştır. Her kayıt seçimleri için iki veri tabanı programından yararlanılmıştır. Bu iki programda yer hareketi kayıtlarını PEER NGA veri tabanından almaktadır. İki farklı yaklaşıma göre indirilen yer hareketi kayıtlarının dört farklı ölçek aralığında setler oluşturularak süneklik oranları ve Tek Serbestlik Dereceli sistemlerde (TSD) maksimum kat ötelemelerinin ortalama ve medyan değerleri karşılaştırılmıştır. Ölçek aralıkları 0.60-1.40, 0.80-1.20, 0.90-1.10, 0.95-1.05 seçilerek yer hareketi kayıt setleri oluşturulmuştur. Ölçek aralıklarını 1'e yakın tutarak seçilmiştir. Yer hareketi kayıtlarını gerçeğe yakın olması seçilmesine özen gösterilmiştir. Ölçek katsayısını minimuma indirerek enerji büyütmesini minimuma indirmeyi hedeflenmiştir. Yer hareketi kayıt seçim yöntemlerinden noktasal benzerliği esas alarak tek bir periyot değeri ile yer hareketi kayıt seçimi yapılan Koşullu Ortalama Spektrum (CMS) yönteminin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Koşullu Ortalama Spektrum yöntemi, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY-2018) ve diğer yönetmeliklerde olduğu gibi deprem yer hareketinin büyüklüğü, faya uzaklığı, zeminin kayma dalgası hızı (VS,30) ve fay tipleri dikkate alınarak seçilmektedir ve ölçeklendirilmektedir. Ek olarak tek bir periyot değerine göre yer hareketi kayıt seçimi ve ölçeklendirilmesi yapılmaktadır. Depreme göre performans değerlendirmelerinde ve tasarımlarda Koşullu Ortalama Spekrtum (CMS) yönteminin kullanımı hakkında birçok çalışmalar yapılmaktadır. Bu yaklaşıma göre yer hareketi kayıt seçimi bir MATLAB algoritmasından indirilmektedir. MATLAB algoritmasında noktasal değerler girilerek yer hareketi kayıt seçimi yapılmaktadır. MATLAB algoritmasının arka planında PEER NGA veri tabanından kayıtlar seçilmektedir. Yer hareketi kayıt seçiminde bölgesel benzerliği esas alan Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018'e göre (TBDY-2018) yapının hakim (hedef) periyodunun 0.2 ve 1.5 katlarındaki periyot aralığında tasarım spekturumu ve seçilen yer hareketi kayıtların bileşke spektrumunun uyumlu olması gerekmektedir. Seçilen yer hareketi kayıtlarının bileşke spekturumu, tasarım (hedef) spektrumdan daha yüksek olmalıdır. Yer hareketi kayıtları PEER NGA veri tabanında indirilmektedir. TBDY-2018'e göre yer hareketi kayıt seçimi PEER NGA veri tabanında aralık değerler girilerek yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, taşıyıcı sistemlerin yapısal sünekliğin yer hareketi kayıtlarının seçimine etkisi değerlendirilmektedir. Klasik yapı dinamiğindeki süneklik oranı denklemindeki parametreleri yer hareketi kayıtlarının hedef sünekliğe göre hesaplanarak yer hareketi kayıtlarını süneklik oranı hesaplanmaktadır. Yer hareketi kayıtları elastik ve inelastik hesap yapabilen bir MATLAB algoritmasına tanımlanarak süneklik oranındaki parametreler hesaplanmıştır. Yer hareketi kayıt seçiminde yapılan spektrum hesaplamalarında kullanılan noktasal ve bölgesel benzerliği esas alan Koşullu Ortalama Spektrum (CMS) ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 (TBDY-2018) kayıt seçim yöntemleri uygulamalarında yapısal sünekliğin etkisi değerlendirilmektedir. İki farklı yaklaşım ile seçilen yer hareketi kayıt setleri için belirlenen tepki spektrumlarının ortalamasının noktasal veya bölgesel olarak hedef spektrumla uyumunun verimliliği, çeşitli yapısal süneklik durumları için incelenmiştir. Bu tez kapsamında yer hareketi kayıtları az, orta ve yüksek süneklik düzeyi olmak üzere üç farklı süneklik düzeyinde değerlendirilmiştir. Az süneklik düzeyi olarak 1.5, orta süneklik düzeyi olarak 4 ve yüksek süneklik düzeyi olarak 8 değerleri dikkate alınmıştır. İki yaklaşım ile oluşturulan yer hareketi kayıtlarını süneklik değerlerinin ortalaması ve medyan değerleri istatistiksek olarak dağılımları değerlendirilmiştir. Yer hareketi kayıt setlerinin ortalama ve medyan süneklik oranı sonuçları seçilen hedef sünekliğe göre karşılaştırarak değerlendirilmiştir. Tek serbestlik dereceli sistemlerde (TSD) en büyük kat ötelenmesi, Koşullu Ortalama Spektrum (CMS) ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY-2018) dikkate alınarak seçilen ve ölçeklenen yer hareketi kayıt setlerinin ortalama ve medyan değerleri ile karşılaştırılmıştır. TSD sistemlerde maksimum kat ötelemesine bakıldığı için yer hareketi kayıtlarının iki farklı yaklaşıma göre seçilen üç farklı hedef süneklik düzeyindeki (1.50, 4 ve 8) ve iki periyot (kısa ve uzun) değerlerindeki tepe deplasman değeri (Sd) dikkate alınmıştır. İki yaklaşıma göre seçilen yer hareketi kayıtların ortalama ve medyan değerleri istatiksel olarak dağılımları değerlendirilmiştir. Koşullu Ortalama Spektrum (CMS) yöntemi ile Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY-2018) ile uyumlu yer hareketi kayıt setlerinde yer alan ivme kayıtları kullanılarak hesaplanan“süneklik oranlarının”ortalama ve medyan değerleri belirlenerek“hedef süneklikler”ile karşılaştırılmıştır. Süneklik oranları bakımından iki yaklaşım 0.5s ve 1.5s periyotlar için karşılaştırıldığında, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 in daha başarılı olduğu sonucuna varılmıştır. Süneklik oranı dağılımlarına bakıldığında, süneklik oranı büyüdükçe kayıt setlerinin verdiği süneklik oranı sonuçlarının hedeften uzaklaştığı görülmüştür. 0.5s periyot durumu için, iki yaklaşıma göre seçilen yer hareketi kayıt setlerinin tek serbestlik dereceli sistemlerde oluşturduğu en büyük kat ötelenmelerine bakıldığında; Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'in daha büyük sonuçlar verdiği görülmüştür. 1.5s periyot durumunda ise Koşullu Ortalama Spektrum yönteminin daha büyük sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. İki farklı yaklaşımla kısa ve uzun periyotlar için oluşturulan setlerdeki kayıt sayılarının Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 kullanıldığında daha fazla olduğu görülmüştür. Yer hareketi kayıt seçiminde, aynı hedef spektrumla uyumlu olacak şekilde iki farklı yaklaşımla belirlenen yer hareketi kayıt setleri kullanılarak hesaplanan süneklik oranları ile tek serbestlik dereceli sistemlerde (TSD) oluşan en büyük kat ötelenmelerinin ortalama ve medyan değerleri dikkate alınarak yapılan değerlendirmede kısa ve uzun periyotlar için Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e yer hareketi kayıt seçimi ve ölçeklendirme yöntemi daha verimli bir yaklaşım olduğu sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

Nonlinear dynamic analysis is becoming increasingly common in practical engineering, especially in the seismic assessment and design of structural systems. The seismic design codes require selecting and scaling the earthquake. Therefore, it is important to select ground motion records and accurately calculate the earthquake behavior and load of the structure. Thus, ground motion records need to be scaled close to reality. According to the 2018 Turkish Building Earthquake Code (TBEC-2018) and other codes, earthquake ground motions are selected considering the magnitude, distance to fault, shear wave velocity of soil (VS,30), and fault types of ground motions. Ground motion record selection and scaling methods included in the regulations in the non linear time history analyzes used for seismic performans and designs in the structures are generally the topic of discussion. In ground motion record selection and scaling methods, the number of ground motion records to be used in the analysis and the selection and scaling of ground motion records for their compatibility with the design (target) spectrum to be used in the analysis differ in each regulation. For this reason, new methods are being searched in ground motion record selection methods in the regulations. In ground motion record selection, two different approaches for the compability of the design (target) spectrum with the selected ground motion records are compared and evaluated within the scope of this thesis. These are ground motion record selection and scaling approaches based on point and area similarity for the compatibility of the design (target) with the mean of the selected ground motion records. Two different ground motion recording selection and scaling approaches were compared at two different period points. Ground motion record selection was made for two different approaches, taking into account 0.5s as the short period used for masonry structures and 1.5s as the long period used for flexible structures. The point and area similarity approaches discussed within the scope of this thesis in ground motion record selection and scaling are respectively the Conditional Mean Spectrum (CMS) method and the Turkish Building Earthquake Code-2018 (TBEC-2018) ground motion record selection methods. According to these two different approaches, ground motion record selections were made by taking into account two different period values. Two database programs were used for each record selection. These two programs obtain ground motion records from the PEER NGA database. Mean and median values of ductility ratios and maximum story drifts in Single Degree of Freedom (SDOF) systems were compared by creating sets in four different scale factor ranges of ground motion records downloaded according to two different approaches. For instance, ground motion record sets were created by selecting scale intervals as 0.60-1.40, 0.80-1.20, 0.90-1.10, 0.95-1.05. The scale ranges were chosen to be close to one. Closing to raw ground motion records were taken care to selection ground motion record. Therefore, it is aimed to minimize energy magnification by keeping the scale factor close to 1. The Conditional Mean Spectrum (CMS) method, which selects ground motion records with a single period value based on point similarity, is more becoming common in the ground motion record selection methods. Therefore, many studies use the Conditional Mean Spectrum (CMS) method in seismic performance and designs. The Conditional Mean Spectrum method is selected and scaled considering the magnitude, distance to fault, shear wave velocity of soil (VS,30), and fault types of ground motions, as in the 2018 Turkish Building Earthquake Code (TBEC-2018) and other codes. Additionally, ground motion recording selection is made based on a single period value. According to this approach, ground motion record selection is used from a MATLAB algorithm. Providing to that ground motion record selection is made by point data entry in the MATLAB algorithm. In addition to that, in the background of the MATLAB algorithm, records are selected from the PEER NGA database. Ground motion records must be compatible in the period range of 0.2 and 1.5 times at the fundamental (target) period of the structure according to the Turkish Building Earthquake Code-2018 (TBEC-2018), which is based on area similarity in ground motion record selection. Thus, the mean spectrum of the selected ground motion records should be higher than the design (target) spectrum. In addition to that, ground motion records are downloaded from the PEER NGA database. Therefore, ground motion record selection is made by entering range values in the PEER NGA database according to TBEC-2018. In this thesis, the effect of structural ductility of structural systems on the selection of ground motion records is evaluated. The ductility ratio of the ground motion records is calculated by calculating the parameters according to the target ductility of the ground motion records in the ductility ratio equation in classical structural dynamics. Therefore, the ground motion records were defined in a MATLAB algorithm that can perform elastic and inelastic calculations and the parameters in the ductility ratio were calculated. For this reason, the effect of structural ductility is evaluated in the aions of Conditional Mean Spectrum (CMS) and Turkey Building Earthquake Code-2018 (TBEC-2018) record selection methods, which are based on point and regional similarity used in spectrum calculations in ground motion record selection. The efficiency of compability the mean of the response spectra determined for the ground motion record sets selected with two different approaches with the target spectrum, either pointwise or regionally, was investigated for various structural ductility cases. In this regard, ground motion records were evaluated for three different ductility levels: low, medium and high ductility levels within the scope of this thesis. Accordingly to this, the values of 1.5 were considered as low ductility level, 4 as medium ductility level and 8 as high ductility level. In this way, the distribution of the ground motion records as statistically, which is created with two approaches, was evaluated with the mean and median ductilty values of graound motion records. As a consequently, the mean and median ductility ratio results of the ground motion record sets were evaluated by comparing with the selected target ductily. The maximum story drift in single degree of freedom (SDOF) systems was compared with the mean and median values of the ground motion record sets which is selected and scaled by taking into account the Conditional Mean Spectrum (CMS) and the Turkish Building Earthquake Code 2018 (TBEC-2018). Since the maximum story drift is considered in single degree of freedom (SDOF) systems, the peak displacement value (Sd), which is spectral displacement, of the ground motion records at three different target ductility levels (1.50, 4 and 8) and two periods (short and long) selected according to two different approaches was taken into account. Therefore, the statistical distributions of the mean and median values of the ground motion records selected according to the two approaches were evaluated. The mean and median values of the“ductility ratios”calculated using the acceleration ground motion records in the ground motion record sets compatible with the Turkish Building Earthquake Code 2018 (TBEC-2018) with the Conditional Mean Spectrum (CMS) method were determined and compared with the“target ductility”. When the two approaches were compared for 0.5s and 1.5s periods in terms of ductility ratios, it was concluded that the Turkish Building Earthquake Code 2018 (TBEC-2018) was more successful. Furthermore, when the ductility ratio distributions are examined, it is seen that as the ductility ratio increases, the ductility ratio results given by the record sets move away from the target. Considering the 0.5s period, the maximum story drift in Single Degree of Freedom (SDOF) systems of the ground motion record sets selected according to the two approaches gave higher results than the Turkish Building Earthquake Code 2018 (TBEC-2018). In single degree of freedom (SDOF) systems, when the 1.5s period of the maximum story drift is taken into account, the ground motion record sets selected according to the two approaches were higher in the conditional mean spectrum (CMS) method. In addition, it was observed that the number of records in the sets created for short and long periods with two different approaches was higher when the Turkish Building Earthquake Code 2018 was used. All in all, in the evaluation made by considering the mean and median values of ductility ratios and the maksimum story drifts in single degree of freedom (SDOF) systems calutaled using ground motion record sets determined with two different approaches in a way that is compatible with the same target spectrum, it was concluded that the ground motion record selection and scaling method for short and long periods in accordance with the Turkish Building Earthquake Code 2018 is a more efficient approach according to result of analyses.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    409780

    The design and evaluation of seismic performance of high level of ductile rigid frames

    Süneklik düzeyi yüksek rijit çerçevelerin tasarımı ve sismik performanslarının ölçülmesi

    ÇAĞDAŞ ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Yapı Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. DEVRİM ÖZHENDEKCİ

  2. Tez No

    637235

    Estimations of seismic input energy and inelastic top displacement demand in moment resisting frame type structures

    Moment aktaran çerçeve türü yapılarda sismik giriş enerjisinin ve inelastik tepe yerdeğiştirmesi talebinin tahmin edilmesi

    FURKAN ÇALIM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERCAN YÜKSEL

  3. Tez No

    936975

    Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveler için kapasite tasarımı yaklaşımının ve deprem performansının zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi ile değerlendirilmesi

    Capacity design and nonlinear time history analysis approach to seismic performance assessment of eccentrically braced steel frames

    ALPAY IŞIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER

  4. Tez No

    496317

    An adaptive modal pushover analysis procedure to evaluate the earthquake performance of high-rise buildings

    Yüksek binaların deprem performansının değerlendirilmesi için bir uyarlamalı itme analizi yöntemi

    MELİH SÜRMELİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL

  5. Tez No

    185533

    Katları arasında yalıtım elemanları kullanılan çok katlı binalarda taban yalıtımı etkinliğinin araştırılması

    An investigation on the effectiveness of base isolation in multistorey buildings in which isolators are used between stories

    ZEYNEL ABİDİN MİRKELAM

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    İnşaat MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUZAFFER ELMAS

Geri Dön