Effect of The Vertical Earthquake Component on Structural Behavior of A Regular Reinforced Concrete Building

Abstract

After some observations of design practices worldwide, it is generally considered horizontal components of earthquakes are more destructive than vertical components. Because of this fact, it's vertical components of earthquakes are sometimes neglected. On the other hand; some recent observations have revealed that the vertical components of earthquake can have more destructive effects on buildings. In this analytical study, investigations were conducted to evaluate effects of vertical components of earthquake on structural behavior of buildings. Firstly, type of the building was determined, and preliminary calculations of structural elements were made, and the calculation of reinforcement of structural elements was made by the computer program Sta4CAD. Seven earthquake records were selected and their effects applied to the computer models prepared.

With the help of program “Seismostruct” horizontal, horizontal plus vertical forces of earthquake records were applied to these models. Results analyses, from exposure of horizontal, and horizontal plus vertical earthquake forces were compared, values of normal forces, shear forces of the structure were examind and it was found that the horizontal plus vertical components influenced the building axial forces on columns, especially in the middle columns. Although, shear forces did not show a significant increase on columns, the difference in one of seven earthquake records was ten percent. No changes were recorded in shear forces on structural beams. No significant changes have been found in displacement and story drifts too.

Keywords

• Earthquake Engineering,Vertical Component,Horizontal Component,Axial Force,Shear Force

Düzenli Bir Betonarme Binada Düşey Deprem Bileşeninin Yapısal Davranışa Etkisi

Öz

“Düzenli bir betonarme binada düşey deprem bileşeninin yapısal davranışa etkisi” – olarak adlandırılan araştırmada depremin düşey bileşeninin yapısal davranışa etkisini tespit etme doğrultusunda çalışma yapılmıştır. Çalışmada öncelikli olarak bina türü olarak 5 katlı betonarme bina belirlenerek, yapı elemanlarının ön boyutlandırması yapıldıktan sonra ülkemizde mühendislik tasarım alanında sık kullanılan “Sta4CAD” mühendislik tasarım programı yardımıyla yapı elemanlarının donatı hesabı yapılmıştır. Bilgisayar ortamında hazırlanmış modele depremin etkisini uygulamak için yedi tane deprem kaydı seçilmiştir. “Seismostruct” doğrusal olmayan çerçevelerin statik ve dinamik çözüm ve analiz programıyla deprem kayıtları yatay ve yatay artı düşey olarak modele tek tek uygulanmıştır. Analiz sonrasında yatay ve yatay artı düşey deprem kayıtları etkisinden yapıda oluşan normal kuvveti, kesme kuvveti karşılaştırılmıştır. Elde edilmiş veriler ışığında, depremin düşey bileşeninin özellikle kolonlardaki eksenel kuvvetlerin artışına sebep olunduğu görülmüştür. Kolon kesme kuvvetlerinde depremin düşey bileşeninin eklenmesiyle önemli miktarda artışlar gözlenmese de yaklaşık yüzde 10 oranında artış kaydedilmiştir. Kat ötelemelerinde ve toplam yapısal deplasmanda ise belirgin değişiklikler kayıt edilmemiştir.

Anahtar Kelimeler

• Deprem Mühendisliği,Depremin Düşey Bileşeni,Normal Kuvvet,Kesme Kuvvet

Kaynakça

1. [1] Sta4CAD - http://www.sta4.net/ [2] Seismosoft - https://www.seismosoft.com/seismostruct-prod[3] N. A. Abrahamson and J. J. Litehiser (1989). “Attenuation of vertical peak acceleration”, Bull. seism. soc. Am. 79, 549-580.[4] Y. Bozorgnia, M. Niazi and K. W. Campbell (1995). “Characteristics of free-field vertical ground motion during the Northridge earthquake”, Earthquake Spectra 23, 51 5-525.[5] A. J. Papazoglou' and A. S. Elnashai (1996). “Analytical And Field Evidence Of The Damaging Effect Of Vertical Earthquake Ground Motion”. Earthquake engineering and structural dynamics, Vol. 25, 1109-1137. [6] Ambraseys, N. N. and Douglas, J (2003). “Effect of vertical ground motions on horizontal response of structures”. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 3 (2). pp. 227-265. [7] “TS500”, Şubat 2000 – Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları..[8] “DBYBHY-2007” – Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Esaslar.[9] “PEER Ground Motion Database, NGA-West2” – https://ngawest2.berkeley.edu