Çok Katlı Yapılarda Kritik Deprem Doğrultusunun Belirlenmesi

Abstract

Geçtiğimiz yüzyıl içinde bütün dünyada, deprem yönetmelikleri uygulanmaya başlamıştır. Deprem etkisini yapıya en basit anlamda etkimesini temsil eden “Eşdeğer Statik Yükleme ile Analiz Yöntemi” geçerliliğini halen korumaktadır. Bununla birlikte teknolojideki gelişmelerin katkısıyla, deprem kayıtları yapı analizlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Deprem kayıtları kullanılarak “Zaman Tanım Alanında Analiz” uygulamaları ile deprem kuvvetlerinin yapıya etki ettirilmesi konusunda var olan belirsizliklerin bir kısmı ortadan kaldırılmıştır. Deprem yönetmeliklerinin tümünde, yapıların planda simetrik olması ve düzenli taşıyıcı sistem modeline sahip olmasının gerekliliği vurgulanmıştır. Yapılarda, sistem geometrisi ve taşıyıcı sistem düzensizlikleri sebebi ile burulma kuvvetleri oluşmaktadır. Zira, kütle merkezi ile rijitlik merkezinin çakışmaması durumu burulma kuvvetlerinin kritik etkisinin artmasına sebep olmaktadır. Yönetmeliklerde düzensizlik durumları sınır değerlerin üzerinde olan yapılar için güvenliği sağlamak üzere ek önlemler alınmaktadır. Gerçek hayatta, depremin yapıya hangi doğrultuda etkiyeceğini bilmek imkansızdır. Bu yüzden deprem yönetmelikleri çeşitli birleştirme yöntemleri önererek deprem kuvvetlerinin etkisini hesaplamaya yönelik formüller vermiştir Bu çalışma kapsamında depremin belirsizliklerinden biri olan deprem kayıt çiftlerinin yapıya asal eksenleri dışında gelmesi durumu ve yapıların planda düzenli veya düzensiz olması durumundaki etkileşimi çalışılmıştır. Bu çalışmada, yapıların burulma düzensizliği ve deprem kuvvetlerinin farklı doğrultularda etkimesi dikkate alınarak, farklı yapı tiplerine bağlı olarak kritik açı etki doğrultusu belirlenmiştir. Önerilen kritik açı etki yaklaşımı, yönetmeliklerde verilen birleştirme yöntemleri ile karşılaştırılmış ve sayısal bir örnek üzerinde uygulaması yapılmıştır.

Keywords

• kritik etki açısı
• deprem yüklerinin çok yönlü etkimesi
• elastik tepki
• düzenli yapılar
• düzensiz yapılar

Determination of earthquake critical angle direction in multistory structures

Abstract

During the last century, seismic codes have been implemented in all over the world. Equivalent seismic loading has been a prevalent method in representing earthquake forces. In addition, as the development of technology real earthquake records are used in building analysis. By using earthquake records, time domain analysis was applied and some of the uncertainties in determining the earthquake forces were eliminated. The modern seismic codes require that the buildings should be symmetrical in the plan and have a regular structural system. Torsional response may occur in structures due to system geometry and irregular structural system. In seismic codes, several actions are taken as counter measure to provide the safety of the buildings having torsion above the given limits. The reality is that the prediction of the earthquake forces effect direction is not possible. Thus, the seismic codes recommend the combination formulas for the earthquake forces. In this study, structural irregularity and varying earthquake forces have been taken account in the computation of the critical angle. The recommended critical angle approach has been compared with the combination methodology and demonstrated for given numerical example.

Keywords

• Critical angle effect
• multi-dimensional impact of earthquake loads
• elastic response
• regular structures
• irregular structures

References

1. Özmen G., Pala S., Gülay G., Orakdöğen E. 1998. Çok Katlı Yapılarda Yapısal Düzensizliklerin Deprem Hesabına Etkisi, Teknik Rapor No: TDV/TR 017, 78s., İstanbul.
2. Rosenblueth E., Contreras, H., 1997. Approximate design for multicomponent earthquakes, Journal of Engineering Mechanics (ASCE), Cilt. 103(5), s. 881-893. DOI: -
3. Newmark N.M. 1975, Seismic design criteria for structures and facilities,trans–alaska pipeline system, U.S. National Conference on Earthquake Engineering, 18-20 Haziran, Michigan, 94-103.
4. Wilson, Suharwardy, I., Habibullah, A., 1995. A clarification of the orthogonal effects in a three–dimensional seismic analysis, Earthquake Spectra, Cilt: 11(4), s. 659-666. DOI: 10.1193/1.1585831
5. Menun C., Kiureghian A.D. 1998. A replacement for the 30%, 40%, and SRSS rules for multicomponent seismic analysis, Earthquake Spectra, Cilt: 14(153), s. 153-163. DOI: 10.1193/1.1585993
6. Lopez, O.A. ,Torres R. 1997. The critical angle of seismic incidence and the maximum structural response, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Cilt. 26(9), s. 881-894. DOI: 10.1002/(SICI)1096-9845(199709)26:9%3C881::AID-EQE674%3E3.0.CO;2-R
7. Özmen G. 2005. Ortogonal olmayan yapılarda maksimum donatı oranlarının tayini, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Teknik Dergi, Cilt. 16(1), s. 3445. DOI: -
8. Sebastiani P., Liberatore L., Lucchini A.,Mollaioli F. 2018. A new method to predict the ciritical incidence angle for buildings under near-fault motions, Structural engineering and mechanics, Cilt: 68(5), s. 575-589 DOI: 10.12989/sem.2018.68.5.575

9. Magliulo G, Maddaloni G, Petrone C. 2014. Influence of earthquake direction on the seismic response of irregular plan RC frame buildings. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, Cilt. 13(2), s. 243-256. DOI: 10.1007/s11803-014-0227-z
10. Kostinakis K, Morfidis K, Xenidis H. 2015. Damage response of multistory r/c buildings with different structural systems subjected to seismic motion of arbitrary orientation. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Cilt. 44(12), s. 1919-1937. DOI: 10.1002/eqe.2561
11. Giannopououls D., Vamvatsikos D. 2018. Ground motion records for seismic performance assessment:To rotate or not to rotate?, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Cilt: no. 12, c. 2410-2425, DOI:10.1002/eqe.3090
12. Altunışık A., Kalkan E., Earthquake incidence angle influence on seismic performance of reinforced concrete buildings., 2017, Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, Cilt. 35(4), s. 609-631. DOI: -
13. Kalkan E, Kwong NS. 2014. Pros and cons of rotating ground motion records to fault normal/parallel directions for response history analysis of buildings. Journal of Structural Engineering, Cilt. 140(3), s. 04013062. DOI :10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000845
14. Reyes JC, Kalkan E. 2015. Significance of rotating ground motions on behavior of symmetric- and asymmetric-plan structures, part I: single-story structures. Earthquake Spectra, Cilt. 31(3), s. 1591-1612. DOI: 10.1193/072012EQS241M
15. Reyes JC, Kalkan E. 2015. Significance of rotating ground motions on behavior of symmetric- and asymmetric-plan structures, part II: multi-story structures. Earthquake Spectra, Cilt. 31(3), s. 1613-1628. DOI: 10.1193/072012EQS242M
16. Hasgül U. 2011, Betonarme Binaların Şekil Değiştirme Esaslı Doğrusal Olmayan Analizinde Deprem Doğrultusu Etkisinin İncelenmesi, Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 223s, Balıkesir.
17. Resmi Gazete 2007, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, 6 Mart 2007 tarih ve 26454 sayılı Resmi Gazete.
18. Computers & Structures. SAP2000 2016.
19. Türkhan A, Tuğan B, Dindar AA, Önen YH. 2014. A Cloud Computer Applicaton In Civil Engineering Education And Research: SAMA. 11th Int. Congr. Adv. Civ. Eng., 21-25 Ekim, İstanbul .
20. Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi 2011, Finans Merkezi Sahaya Özel Deprem Tehlike Raporu, 41s., İstanbul.
21. Ayar B. 2019, Yapıların Burulma Düzensizliği ve Depremin Doğrultuları Arasındaki İlişki, Gebze Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 126s., Kocaeli.