Evaluation of the Seismic Performance Existing Masonry-Reinforced Concrete School Building within the Scope of Turkish Building Earthquake Code (TBEC 2018)

Abstract

Due to Türkiye's high seismic hazard, evaluating the seismic performance of existing educational buildings has become a critical necessity. In this study, the seismic performance of an existing two-story school building with a confined masonry–reinforced concrete structural system was evaluated in accordance with the provisions of the Turkish Building Earthquake Code (TBEC) 2018. The geometric characteristics and material properties of the building were determined through on-site inspections and experimental investigations. Based on the collected data, a three-dimensional numerical model was developed using SAP2000, and linear elastic analyses were performed. The analysis results revealed the presence of torsional irregularity in accordance with the criteria specified in 2018. The stress analyses indicated that the highest stress concentrations in the masonry load-bearing elements occurred around door and window openings and at wall intersection regions. In addition, the building was found to have inadequate seismic safety due to its low concrete compressive strength, the use of S220 plain reinforcing bars, and structural detailing that does not comply with the current seismic code requirements. The findings demonstrate that existing rural school buildings with similar structural characteristics should be subjected to comprehensive seismic performance assessments and, where necessary, appropriate strengthening measures should be implemented to reduce seismic risk and improve structural safety.

Keywords

• Seismic performance
• School building
• Masonry structure
• SAP2000
• TBEC-2018
• Linear elastic analysis

Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 Kapsamında Mevcut Bir Yığma–Betonarme Okul Binasının Deprem Performansının Değerlendirilmesi

Abstract

Türkiye'nin yüksek deprem tehlikesi altında bulunması, özellikle mevcut eğitim yapılarının deprem performansının değerlendirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu çalışmada, yığma–betonarme taşıyıcı sisteme sahip iki katlı mevcut bir okul binasının deprem performansı, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) 2018 esasları doğrultusunda incelenmiştir. Yapının geometrik ve malzeme özellikleri yerinde yapılan incelemeler ve deneysel çalışmalarla belirlenmiş, elde edilen veriler kullanılarak SAP2000 yazılımında üç boyutlu sayısal model oluşturulmuş ve doğrusal elastik analizler gerçekleştirilmiştir. Yapıda 2018 kriterlerine göre burulma düzensizliği tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar yapıdaki yığma taşıyıcı elemanlardaki gerilme değerlerinin en yüksek olduğu bölgeler kapı ve pencere açıklıkları ile duvar birleşim bölgelerinde yoğunlaştığını göstermiştir. Ayrıca, düşük beton dayanımı, S220 sınıfı nervürsüz donatı kullanımı ve yönetmelik koşullarını karşılamayan yapısal detaylar nedeniyle yapının deprem güvenliği açısından yetersiz olduğu belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, benzer özellikteki mevcut kırsal okul binalarının ayrıntılı performans analizlerinden geçirilmesi ve gerekli güçlendirme uygulamalarının planlanmasının deprem riskinin azaltılması açısından önemli olduğunu ortaya koymaktadır.

Keywords

• Deprem performansı
• Okul binası
• Yığma yapı
• SAP2000
• TBDY-2018
• Doğrusal elastik analiz

Ethical Statement

Bu araştırmada hayvanlar ve insanlar üzerinde herhangi bir çalışma yapılmadığı için etik kurul onayı alınmamıştır.

References

1. Adhikari, R. K., Parammal Vatteri, A., & D’Ayala, D. (2023). Seismic performance assessment of low-rise unreinforced and confined brick masonry school buildings using the applied element method. Buildings, 13(1), Article 159. https://doi.org/10.3390/buildings13010159
2. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018). Disaster and Emergency Management Authority.
3. Augenti, N., Cosenza, E., Dolce, M., Manfredi, G., Masi, A., & Samela, L. (2004). Performance of school buildings during the 2002 Molise, Italy, earthquake. Earthquake Spectra, 20(S1), S257–S270. https://doi.org/10.1193/1.1769374
4. Bilgin, H. (2015). Seismic performance evaluation of an existing school building in Türkiye. Challenge Journal of Structural Mechanics, 1(4), 161–167. https://doi.org/10.20528/cjsmec.2015.07.020
5. Computers and Structures, Inc. (2020). SAP2000 (Version 22) [Computer software]. Computers and Structures, Inc. https://www.csiberkeley.com
6. Coşgun, T., Ceylan, O., Nasery, M. M., Güler, Ö., Sayin, B., Uzdil, O., & Akcay, C. (2023). Seismic performance assessment and retrofitting proposal for a historic masonry school building (Bursa, Türkiye). Case Studies in Construction Materials, 18, Article e02087. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02087
7. Çavdar, Ö. (2025). Earthquake performance analysis and retrofitting of an existing school building by different methods. Natural Hazards Review, 26(2), Article 04025008. https://doi.org/10.1061/NHREFO.NHENG-2178
8. Çoban, G., & Başaran, V. (2023). Yığma yapıların Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre performans analizi: Afyonkarahisar örneği. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 28(3), 927–936. https://doi.org/10.17482/uumfd.1237324

9. Doğangün, A. (2004). Performance of reinforced concrete buildings during the May 1, 2003 Bingöl earthquake in Türkiye. Engineering Structures, 26(6), 841–856. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2004.02.005
10. Ghimire, N., & Chaulagain, H. (2021). Seismic vulnerability assessment of reinforced concrete school building in Nepal. Asian Journal of Civil Engineering, 22(2), 221–237. https://doi.org/10.1007/s42107-020-00311-6
11. Gur, T., Ramirez, J. A., Sozen, M. A., Pay, A. C., Johnson, A. M., Bobet, A., Matamoros, A., Irfanoglu, A., & Akin, L. (2004). Performance of school buildings in Bingöl during the 1 May 2003 earthquake. In Proceedings of the 13th World Conference on Earthquake Engineering (Paper No. 1017).
12. Işık, E., Bilgin, H., Avcil, F., İzol, R., Arkan, E., Büyüksaraç, A., Harirchian, E., & Hysenlliu, M. (2024). Seismic performances of masonry educational buildings during the 2023 Türkiye (Kahramanmaraş) earthquakes. GeoHazards, 5(3), 700–731. https://doi.org/10.3390/geohazards5030036
13. Kaltakcı, M. Y., Arslan, M. H., Yılmaz, U. S., & Arslan, H. D. (2008). A new approach on the strengthening of primary school buildings in Türkiye: An application of external shear wall. Building and Environment, 43(5), 983–990. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2007.02.009
14. Namlı, M., & Aras, F. (2024). Performance evaluation of a seismic strengthening applied on a masonry school building by dynamic analyses. Structures, 62, Article 106200. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2024.106200
15. Oyguç, R. (2016). Seismic performance of RC school buildings after 2011 Van earthquakes. Bulletin of Earthquake Engineering, 14(3), 821–847. https://doi.org/10.1007/s10518-015-9857-4
16. Öztürk, M., Arslan, M. H., Dogan, G., Ecemis, A. S., & Arslan, H. D. (2023). School buildings performance in 7.7 Mw and 7.6 Mw catastrophic earthquakes in southeast of Türkiye. Journal of Building Engineering, 79, Article 107810. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.107810
17. Şahin, S., Erdem, R. T., Yılmaz, T., & Kamanlı, M. (2026). Seismic performance assessment of a reinforced concrete school building. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 42(2), 112–125. https://doi.org/10.65520/erciyesfen.1927039
18. Türk Standardları Enstitüsü. (2019). Yapılarda ve prefabrik beton elemanlarda yerinde basınç dayanımının değerlendirilmesi (TS EN 13791). TSE.
19. Türk Standardları Enstitüsü. (2021). Beton - Sertleşmiş beton deneyleri - Bölüm 1: Karot numuneler - Alınması, muayenesi ve basınç dayanımının tayini (TS EN 12504-1). TSE.
20. Yalın, M., & Ulutaş, H. (2021). Mevcut okul türü bir binanın deprem performansının 2007 ve 2018 deprem yönetmeliklerine göre değerlendirilmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10(2), 648–661. https://doi.org/10.28948/ngumuh.896637
21. Yılmaz, S., Tama, Y. S., & Bilgin, H. (2013). Seismic performance evaluation of unreinforced masonry school buildings in Türkiye. Journal of Vibration and Control, 19(16), 2421–2433. https://doi.org/10.1177/1077546312453190