DÜŞÜK VE ORTA YÜKSEKLİKTEKİ BİNALARDA ÇEKİÇLEME ETKİSİ

Yıl 2018, Cilt: 6 Sayı: ozel, 141 - 151, 01.12.2018

Muhammet Kamal Mehmet İnel Bayram Tanik Çaycı

Öz

Yetersiz boşluk mesafesine sahip komşu binaların kuvvetli yer hareketi etkisi ile çarpışmaları sonucu performans düzeyleri önemli ölçüde etkilenebilmektedir. Çekiçleme etkisi olarak adlandırılan bu yapısal düzensizlik, farklı dinamik karakterlerdeki yapılarda birçok hasara hatta toptan göçmelere neden olabilmektedir. Ülkemizde konut stokunun önemli bir kısmını oluşturan düşük ve orta yükseklikteki birçok yapının, bitişik nizam olarak ya da yetersiz boşluk mesafesi ile inşa edilmesinden dolayı çarpışma potansiyeli bulunmaktadır. Bu yapıların sismik performanslarının doğru bir şekilde ortaya konulması büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, çekiçlemenin düşük ve orta katlı mevcut yapıların sismik performansı üzerindeki etkilerinin zaman tanım alanında dinamik analizlerle belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, bina modelleri oluşturulurken 1975 ve 1998 Deprem Yönetmelikleri olmak üzere iki farklı yönetmelik dikkate alınmıştır. Yapılan envanter çalışması sonucunda yaklaşık 500 binanın ortalamasını yansıtacak şekilde oluşturulan 4 ve 7 katlı betonarme bina modellerinde doğrusal olmayan davranışı yansıtabilmek için kolon ve kiriş uçlarında plastik mafsallar tanımlanmıştır. Üç boyutlu (3-B) olarak modellenen 4 ve 7 katlı bina modelleri kat seviyelerinden doğrusal link (gap) elemanlar ile birbirlerine bağlanarak ikili bina modelleri türetilmiştir. Çarpışmanın görülmediği referans ikili modeller arasında 400 mm boşluk mesafesi bırakılırken, yetersiz boşluk oranının temsil edildiği ikili modellerde ise 0 ve 20 mm mesafe bırakılmıştır. Yapılan dinamik analizler sonucunda, çekiçlemeden dolayı bina modellerinin sismik performansları ciddi oranda etkilenmiştir. Birçok ivme kaydı için modellerin deplasman taleplerinde yönetmelik sınırlarının aşıldığı ve çarpışmanın etkisi ile ani talep değişimlerinin göreli kat ötelenme oranlarında ciddi değişimlere neden olduğu görülmüştür. Çalışma, çekiçleme etkisi göz önüne alınmadan mevcut yapıların sismik performanslarının uygun bir şekilde değerlendirilmesinin mümkün olmadığını ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

Sismik performans, düşük ve orta yükseklikte betonarme binalar, çekiçleme, zaman tanıma alanında doğrusal olmayan analiz

EFFECTS OF POUNDING IN LOW AND MID-RISE BUILDINGS

Öz

The seismic performance levels of adjacent buildings with inadequate separated distance can be affected significantly as a result of collision with strong ground motion. This structural irregularity, known as pounding, can cause many damage or collapse in structures with different dynamic characteristics. Important portion of low and mid-rise buildings in our country has inadequate separations having lateral collision potential during earthquakes. The proper evaluation of seismic performance of such buildings is an extremely important issue. This study aims to investigate the effects of pounding on seismic behavior of adjacent low and mid-rise reinforced concrete buildings using nonlinear time history analysis. The low and mid-rise reinforced concrete buildings are reflected using average structural and geometrical properties of existing building stock of 4- and 7-story buildings designed per 1975 and 1998 Turkish Earthquake Codes (TEC). Beam and column elements are modelled as nonlinear frame elements with lumped plasticity by defining plastic hinges at both ends of beams and columns. The link elements are used to connect the adjacent 4- and 7-story buildings. The separation distance between adjacent buildings is selected as 0 and 20 mm, and 400 mm. The “0” and “20” mm gaps reflect inadequate separation between adjacent buildings while the “400” mm gap is used for the reference building without collision. A set of earthquake records is used for dynamic analysis. The outcome of dynamic analysis shows that the pounding seriously affects seismic performance of existing buildings. Displacement demands exceed Turkish Earthquake Code limits in most of the earthquake records. The impact of the collision and sudden changes in demands causes serious changes in interstory drift ratios. It is also clear that the proper seismic performance evaluation of adjacent buildings is not possible without consideration of pounding effect.

Anahtar Kelimeler

Seismic performance, low and mid-rise reinforced concrete buildings, pounding, nonlinear time history analysis

Kaynakça

• Rosenblueth E, Meli R. The 1985 earthquake: causes and effects in mexico city. Concrete International 1986; 8:5, 23-34.
• Kasai K, Maison BF. Observation of structural pounding damage from the loma prieta earthquake. Proceedings of 6th Canadian Conference on Earth Engineering 1991; Toronto. pp. 735-742.
• Youd TL, Bardet JP, Bray JD. Kocaeli, Turkey, earthquake of August 17, 1999 reconnaissance report. Earthquake Engineering Research Institute, Oakland, CA, 2000.
• ABYYHY-1975. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılalar Hakkında Yönetmelik. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 1975.
• ABYYHY-1998. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 1998.
• İnel, M, Şenel ŞM, Özmen HB, , Kayhan AH (2009). Mevcut betonarme binaların yapısal özelliklerinin belirlenmesi. Uluslararası Sakarya Sempozyumu; 1-2 Ekim 2009, Sakarya, Türkiye.
• Mander JB, Priestley MJN, Park R. Theoretical stress-strain model for confined concrete. ASCE Journal of Structural Engineering 1988; 114:8, 1804-1826.
• SEMAp. Sargılı etkisi modelleme analiz programı. Tübitak proje no: 105M024, 2008.
• DBYBHY-2007. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 2007.
• Kamal M. Mevcut bitişik binalarda çekiçlemenin sismik performans üzerindeki etkilerinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, Türkiye, 2016.
• SAP2000, CSI. Integrated finite element analysis and design of structures basic analysis reference manual. Computers and Structures Inc. Berkeley (CA, USA), 2010.
• Maison BF, Kasai K. Analysis for type of structural pounding. ASCE Journal of Structural Steel Engineering 1990; 116:4, 957-975.
• Muthukumar S, DesRoches R. A Hertz contact model with non-linear damping for pounding simulation. Earthquake Engineering and Structural Dynamics; 2006; 35: 811-828.
• Krawinkler H, Seneviratna GDPK. Pros and cons of a pushover analysis of seismic performance evaluation Engineering Structures 1998; 20: 4-6, 452-464.
• PEER Database. http://nisee.berkeley.edu/spl/ University of California, Berkeley, 2011.
• BSSC NEHRP Recommended Provisions for Seismic Regulations For New Buildings And Other Structures, Part 1 Provisions, FEMA 450, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C., 2003.
• Hao H. Analysis of seismic pounding between adjacent buildings. Australian Journal of Structural Engineering 2015; 16:3, 208-225.
• Maison BF, Kasai K. Dynamics of pounding when two buildings collide. Earthquake Engineering and Structural Dynamics 1992; 21: 771–786.
• Spiliopoulos KV, Anagnostoppulos SA. Earthquake induced pounding in adjacent buildings. Proceedings of 10th WCEE 1992; Madrid, Spain.
• Karayannis CG, Favvata MJ. Eartquake-induced interaction between adjacent reinforced concrete structures with Non-Equal Heights. Earthquake Engineering and Structural Dynamics 2005; 34: 1–20.