Mevcut betonarme yapı üzerine çelik ve betonarme ek kat tasarımı ve deprem performanslarının karşılaştırılması

Year 2024, Volume: 13 Issue: 1, 359 - 369, 15.01.2024

Tuğba Dilek Tuna Ülger

https://doi.org/10.28948/ngumuh.1331711

Abstract

Ülkemizde yaşanan depremlerin özellikle mevcut yapılar üzerindeki yıkıcı etkileri, bu yapıların deprem performansının en doğru şekilde değerlendirilmesini gerekli kılmaktadır. Yapının güçlendirilmesi veya yıkılması kararı yapısal performans değerlendirme çalışmalarını odak noktası haline getirmiştir. Bununla birlikte yapının kullanım amacında meydana gelecek farklılıklar ve ek yapılar yine mevcut yapısal performans değerlendirme analizlerini gerektirmektedir. Yapılan araştırma kapsamında öğrenci yurdu olarak tasarlanmış daha sonrasında konaklama evi olarak kullanılmaya devam etmekte olan mevcut 4 katlı betonarme bir yapıya ek 1 kat yapılması planlanmaktadır. Bu çalışmada ek kat mimari açıdan en fazla oda barındıracak şekilde tasarlanmış ve taşıyıcı sistemi çelik ve betonarme olmak üzere iki farklı şekilde oluşturulmuştur. TBDY (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği) 2018’e göre mevcut ve ek katlı yapısal modellerin performans analizleri yapılarak, mevcut yapının deprem performansındaki değişim çelik ve betonarme ek katlı durumlar için karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Yapısal modellere ait yapısal periyotlar, kat ötelemeleri, itme eğrileri, plastik mafsal oluşumları ve olası hasar mertebeleri kıyaslanarak mevcut yapı için performans ve uygunluk değerlendirmesi yapılmıştır. Yapının taşıma gücü dikkate alındığında her iki ek kat için güçlendirilmesi gereken eleman sayıları nispeten aynı olmaktadır. Diğer yandan, yapıda çelik ek kat imalatının plastik mafsal oluşumlarını %15.22 ‘ye kadar, kat ötelemelerini ise %37.8’e kadar azalttığı elde edilmiştir.

Keywords

Performans Analizi, Güçlendirme, Mevcut yapı, İlave kat, Çelik, Betonarme

Comparison of earthquake performances between steel and reinforced concrete additional floor design on existing reinforced concrete structure

Abstract

The destructive effects of earthquakes in our country, especially on existing structures, have focused on the evaluation and strengthening of the earthquake performance of the existing structures. The decision of either strengthening or demolition of the existing structures requires performance evaluation tests. Additionally, the use of change of the buildings can requires performance tests. In this study, an additional story was planned to be constructed on a four story building, which was originally designed as a student dormitory then revised to be used as a hotel. The additional story was designed to be accommodate the maximum rooms counts, and two different structural systems was considered using steel and concrete. The performance of the existing building with and without additional story was investigated under earthquake loads according to the TBDY (Turkey building earthquake code) 2018. Structural periods, story drifts, performance curves, plastic hinge formations and possible damage levels for the two different models were compared with each other. The results showed that both additional stories were produced similar number of deficient structural members on the base structure in terms of the structural load capacities. On the other hand, the amount of plastic hinges and story drifts reduced up to 15.22% and 37.8% for additional steel story, respectively.

Keywords

Performance Analysis, Reinforcement, Existing structure, Additional floor, Steel, Reinforced Concrete

References

• E. Atabey, Türkiye'nin Depremselliği (Sismisitesi), “Deprem”. MTA, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara, Türkiye, sayfa 27-32, 2000.
• H. Can, B. Özmen, Türkiye’nin Deprem Gerçeği Paneli. Gazi Üniversitesi Deprem Araştırma Ve Uygulama Merkezi, Ankara, Türkiye, 2010.
• AFAD, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Aletsel Dönem Deprem Kataloğu, https://deprem.afad.gov.tr/event-instrumental, Erişildi 17.03.2023.
• TBDY 2018, Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı için Esaslar, T.C. Resmi Gazete, Sayı: 30364, Ankara, 18 Mart 2018.
• ATC-40, Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building, Applied Technology Council, Redwood City, California, 1996.
• FEMA-273, NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. , 1997.
• FEMA-274, NEHRP Commentary On The Guıdelınes For The Seısmıc Rehabılıtatıon Of Buıldıngs, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. ,1997.
• FEMA 356, Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, ASCE for the Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. , 2000.
• FEMA 440, Improvements of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C, 2005.
• ASCE 41-06, Seismic Rehabilitation of Existing Buildings, American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia,2006.
• Eurocode 8, Design of Structures for Earthquake Resistance Design of structures for earthquake resistance, European Committee for Standardization; Brussels, 2003.
• A. K. Chopra, Structural Dynamics in Building Evaluation Guidelines,Dynamic of Structures and Earthquake Engineering. 4th ed,USA:Pearson Education , pp. 880-881, 2013.
• H. Sucuoğlu, 2007 deprem yönetmeliği performans esaslı hesap yöntemlerinin karşılıklı değerlendirilmesi. Türkiye Mühendislik Haberleri, 4 (5), 24-36, 2006.
• A. Kadid, A. Boumrkik, Pushover Analysis of Reinforced Concrete Frame Structures. Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing), Technical Note, 9 (1), 75-83, 2008.
• A. K. Chopra, R. K. Goel, Modal Pushover Analysis Procedure to Estimate Seismic Demands for Buildings: Theory and Preliminary Evaluation. College of Engineering University of California Berkeley, Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER, California, Report CMS-9812531, January, 2001.
• H. Bilgin, Seismic performance evaluation of an existing school building in Turkey. Challenge Journal Of Structural Mechanıcs, 1 (4), 161–167, 2015. https://doi.org/10.20528/cjsmec.2015.07.020
• H. O. Kaya, E. Alakavuk, Mevcut bir kamu binasının deprem güvenliğinin incelenmesi. Türk Deprem Araştırma Dergisi, 4 (1), 61-72, 2022. https://doi.org/10.46464/tdad.995988
• A Turkay, K. Guler, Bir okul binasının tasarımı ve deprem performansının değerlendirilmesi. International Journal of Innovative Engineering Applications, 1 (2), 27-37, 2017.
• T. Kap, E. Özgan, M. M. Uzunoğlu, Betonarme bir okul binasının 2018 deprem yönetmeliğine göre incelenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7 (3), 1140-1150, 2019. https://doi.org/10.29130/dubited.506373
• M.F. Altan, S. Cansız, O. Kaya, Ç. Turna, Türkiye bina deprem yönetmeliğine göre mevcut betonarme binanın performansının ve zemin etkileşiminin değerlendirilmesi. BŞEÜ Fen Bilimleri Dergisi, 7(2), 1004-1014, 2020. https://doi.org/10.35193/ bseufbd.727437
• Ö. Çavdar, M. Ceylan, Mevcut çelik bir spor salonunun performans analizi. Uluslararası Katılımlı 7. Çelik Yapılar Sempozyumu, Türkiye, 2017.
• R. Jamal, S. B. Yüksel, Betonarme karma taşıyıcı sistemlerin TBDY 2018 ve ASCE 41- 17’ye göre doğrusal olmayan hesap yöntemleri ile performans analizi ve elde edilen sonuçların karşılaştırması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10 (2), 567-581, 2022. https://doi.org/10.29130/dubited.927086
• İ. Dalyan, B. Şahin, Mevcut betonarme bir binanın 2007 ve 2018 deprem yönetmeliklerine göre deprem yükleri altındaki taşıyıcı sistem perfomansının değerlendirilmesi. Türk Deprem Araştırma Dergisi, 1 (2), 134-147, 2019. https://doi.org/10.46464/ tdad.631998
• Ö. Çavdar, Seismic performance of a high rise building by using linear and nonlinear methods. Natural Hazards, 112 (2), 1359–1378, 2022. https://doi.org/10.1007/s11069-022-05231-z
• Y. Alashker, S. Nazar, M. A. Ismaiel, Effects of building configuration on seismic performance of rc buildings by pushover analysis. Open Journal of Civil Engineering, 5 (02), 203-213, 2015. http://dx.doi.org/10.4236/ojce.2015.52020
• X. K. Zou, C. M. Chan, Optimal seismic performance-based design of reinforced concrete buildings using nonlinear pushover analysis. Engineering Structures, 27 (8), 1289–1302, 2005. https://doi.org/10.1016/ j.engstruct.2005.04.001
• M. N. Aydınoğlu, G. Önem, Artımsal spektrum analizi (ARSA) ile köprülerin nonlineer performanslarının değerlendirilmesi. Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, sayfa 153-162, İstanbul, Türkiye, 2007.
• S. Bekiroğlu, B. Sevim, A. Şahin, Y. Ayvaz, Betonarme yapı üzerine çelik taşıyıcı sisteme sahip çok amaçlı salon tasarımı. 5.Çelik Yapılar Sempozyumu, sayfa 297-305, İstanbul, Türkiye, 2013.
• M. İnel, H. B. Özmen, H. Bilgin, Türkiye’de yaşanan deprem hasarları ve yapı stoğunun değerlendirilmesi. Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, sayfa 249-260, İstanbul, Türkiye, 2007.
• H. Aksel, Ö. Eren, Discussion on the advantages of steel structures in the context of sustainable construction. International Journal of Contemporary Architecture “ The New ARCH” , 2 (3), 46-53, 2015. http://doi.org/10.14621/tna.20150405
• İdeCAD, Bilgisayar Programı, V10.94, ideYAPI, Bursa, Türkiye, 1988.
• AFAD, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Türkiye Deprem Tehlike Haritası İnteraktif Web Uygulaması, https://tdth.afad.gov.tr/, Erişildi 17.03.2023.
• TÇY, Çelik Yapıların Tasarım Hesap ve Yapımına Dair Esaslar, T.C. Resmi Gazete, Sayı: 30333, 15 Şubat, Ankara, 2018.
• TS EN 1991-1-3,Yapılar Üzerindeki Etkiler- Bölüm 1- 3: Genel Etkiler-Kar Yükleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara,2007.
• TS 498,Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1997.
• M. N. Aydınoğlu, Yapıların deprem performanslarının değerlendirilmesi için artımsal spektrum analizi (ARSA) yöntemi. 5. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, sayfa 141-142, İstanbul, Türkiye,2003.
• A. Korkmaz, M. Düzgün, Doğrusal olmayan yapısal analiz yöntemlerinin değerlendirilmesi. İTÜ Dergisi Seri D:Mühendislik, 6 (3), 11-23, 2007.
• E. B. Çağatay, Yeni betonarme yapıların tasarımında ve mevcut betonarme yapıların değerlendirilmesinde kullanılan etkin kesit rijitliklerinin irdelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, Türkiye, 2021.
• Ö. F. Taş, E. Sayın, M. E. Öncü, Yeni betonarme binalar için etkin kesit rijitlikleri ve statik itme analizleri. Fırat Üniversitesi Müh. Bil. Dergisi, 34 (2), 505-516, 2022. https://doi.org/10.35234/ fumbd.1074221