Comparison of Cross-Sectional Effects of Reinforced Concrete Frame and Anchored /Secondary Beams within the Scope of DBYBHY-2007 and TBDY-2018

Abstract

Anchored/secondary beams are beams that are not supported at their ends by column, shear wall or beams. In case the beams are not supported by columns, beam loads are transferred to other beams, in other words by forming secondary beams, loads are transferred to vertical load-bearing elements indirectly. This situation, together with the shear and moment increase in the frame beam carrying the secondary beams, may cause additional torsion moments, as well as damage to the these beams due to additional horizontal and vertical earthquake loads. In this study, the changes in the cross-sectional effects of reinforced concrete frames and secondary beams for different earthquake zones within the scope of Requirements for Design and Construction of Reinforced Concrete Structures (TS-500), Regulations on Buildings to be Built in Earthquake Zones (DBYBHY-2007) and Turkish Building Earthquake Code (TBDY-2018) analyzed comparatively. For this purpose, a five-storey reinforced concrete building with a symmetrical plan consisting of a frame system in accordance with the rules of TS-500, DBYBHY-2007 and TBDY-2018 was modeled and for 5 different earthquake zones of Turkey (Sakarya-Akyazı, Istanbul-Silivri, Çankırı-Kızılırmak, Ankara-Yenimahalle Karaman-Merkez) based on the determined peak ground accelerations (PGA) and analyzes were made in the SAP2000 computer program with the equivalent earthquake load method according to the DBYBHY-2007 and TBDY-2018 earthquake codes. With the TBDY-2018 code, besides the additional vertical earthquake effect, when both the increase in natural vibration periods and the increase in the total equivalent lateral earthquake effects (base shear force) of a building having been taken into account, the frame and secondary beam support moments have increased approximately 4 times. It has been observed that the ratio of vertical earthquake effect in this increase in support moments is approximately 20% for cantilever beams.

Keywords

• Anchored beam (secondary beam)
• frame beam
• base shear force
• Turkish Building Earthquake Code (TBDY-2018)
• vertical earthquake effect.

DBYBHY-2007 ve TBDY-2018 Kapsamında Betonarme Çerçeve ve Saplama/İkincil Kirişlerin Kesit Tesirlerindeki Değişimin Karşılaştırılması

Öz

Saplama/ikincil kirişler, uçlarından kolon, perde veya kirişlerle mesnetlenmemiş kirişlerdir. Kirişlerin kolonlarla desteklenmemesi durumunda, kiriş yükleri başka kirişlere aktarılarak başka bir ifade ile ikincil kirişler oluşturularak yükler dolaylı yollardan düşey taşıyıcı elemanlara aktarılmış olur. Bu durum, ikincil kirişleri taşıyan çerçeve kirişte kesme ve moment artışı ile birlikte, ilave burulma momentlerine, ayrıca ilave yatay ve düşey deprem yüklerinden dolayı da bu kirişlerin hasar görmesine neden olabilmektedir. Bu çalışmada, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları (TS-500), Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY-2007) ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018) kapsamında, farklı deprem bölgeleri için betonarme çerçeve ve ikincil kirişlerin kesit tesirlerindeki değişimleri karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir. Bu amaçla, TS-500, DBYBHY-2007 ve TBDY-2018 kurallarına uygun çerçeve sistemden oluşan beş katlı simetrik plana sahip betonarme bina modellenmiş ve ülkemizin 5 farklı deprem bölgesi için (Sakarya-Akyazı, İstanbul-Silivri, Çankırı-Kızılırmak, Ankara-Yenimahalle, Karaman-Merkez) belirlenen en yüksek yer ivmeleri (PGA) baz alınarak, DBYBHY-2007 ve TBDY-2018 deprem yönetmeliklerine göre eşdeğer deprem yükü yöntemi ile SAP2000 bilgisayar programında analizleri yapılmıştır. TBDY-2018 yönetmeliği ile artan bina doğal titreşim periyotları ve toplam eşdeğer deprem yüklerine (taban kesme kuvveti) ek olarak düşey deprem etkisinin de dikkate alınması ile çerçeve ve ikincil kiriş mesnet momentlerinde de yaklaşık 4 katına varan artışlar görülmüştür. Mesnet momentlerindeki bu artışta düşey deprem etkisi payının, konsol kirişlerde yaklaşık %20’lerde olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Saplama kiriş (ikincil kiriş)
• çerçeve kiriş
• bina taban kesme kuvveti
• Türk Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018)
• düşey deprem etkisi.

References

1. A. Topçu, “Betonarme Taşıyıcı Sistem, Dün-Bugün, İyi-Kötü, Doğrular-Yanlışlar-Hasarlar,” Eskişehir Osmangazi Üniversitesi-İMO Bursa, Bursa, 2017.
2. TS500, “Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları”, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2000.
3. İ. Yüksel, “Betonarme Binaların Deprem Sonrası Acil Hasar Değerlendirmeleri,” Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.24, no.1-2, pp.260-276, 2008.
4. M.M. Kassem, F.M. Nazri, E.N. Farsangi, B. Öztürk “Development of a uniform seismic vulnerability index framework for reinforced concrete building typology," Journal of Building Engineering, vol.47, 2022.
5. M.M.Kassem, F.M.Nazri, E.N.Farsangi, B.Öztürk, “Improved Vulnerability Index Methodology to Quantify Seismic Risk and Loss Assessment in Reinforced Concrete Buildings," Journal of Earthquake Engineering, pp.1-36, 2021.
6. H. Şahin , K.E. Alyamaç, A.R. Durucan, B. Demirel, M. Ulaş Açikgenç, A.T. Bildik, C. Durucan, T. Demir, M. Ulucan, N. Demirbaş, “24 Ocak 2020 Mw 6.8 Sivrice/Elazığ Depremi Elazığ Bölgesi Yapısal Hasarlar İnceleme ve Analiz Raporu”, Yapı ve Beton Uygulama ve Araştırma Merkezi, Fırat Üniversitesi, Rapor No:2020/D001, Elazığ, Türkiye, 2020.
7. TBDY 2018, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği”, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara, 2018.
8. M.H. Akyıldız, A.E. Ulu, K. Adar, “TBDY-2018’deki Yerel Zemin Koşullarının Deprem Kesit Tesirlerine Etkisi,” DÜMF Mühendislik Dergisi, vol.12, no.4, pp.679-687, 2021.

9. G. Tunç, T. Tanfener, “2007 ve 2016 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliklerinin Örneklerle Mukayesesi”, 3.Ulusal Yapı Kongresi ve Sergisi Teknik Tasarım, Güvenlik ve Erişebilirlik, TMMOB Mimarlar Odası Ankara Şubesi, Ankara, 2016.
10. İ. Ünsal, F.A. Öncel, M.F. Şahan, “TDY 2007 ve TBDY 2018 Yönetmeliklerine Göre Yapı Yüksekliğinin Taban Kesme Kuvveti ve Tepe Deplasmanı Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi,” Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 8, no.4, pp.930-942, 2020.
11. A. Özmen, S. Erkut, “Deprem Etkisinde Çok Katlı Betonarme Bir Binanın TDY-2007 ve TBDY-2018 Deprem Yönetmeliklerine Göre Eşdeğer Deprem Yüklerinin Karşılaştırılması,” Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 4, no.2, pp.124-133, 2021.
12. C. Aksoylu, M.H. Arslan, “2007 ve 2019 Deprem Yönetmeliklerinde Betonarme Binalar İçin Yer Alan Farklı Deprem Kuvveti Hesaplama Yöntemlerinin Karşılaştırılmalı Olarak İrdelenmesi,” Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, vol. 13, no.2, pp.359-374, 2021.
13. Y. Sümer, M. Hamsici, “Çok Katlı Betonarme Binalarda 2018 Deprem Yönetmeliği İle Tanımlanan Spektrum Eğrilerinin Etkisi,” Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, vol. 8, no. 2, pp.349-354, 2020.
14. A. Bozer, “Tasarım Spektral İvme Katsayılarının DBYBHY 2007 ve TBDY 2018 Yönetmeliklerine Göre Karşılaştırması,” DÜMF Mühendislik Dergisi, vol.11, no.1, pp.393-404, 2020.
15. M.S. Döndüren, Ş. Hava, A.S. Ecemiş, “Betonarme Bir Binanın Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi İle DBYBHY 2007 ve TBDY 2018 Yönetmeliklerine Göre Analizi,” Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 9, no.2, pp.507-521, 2021.
16. E. Keskin, K.B. Bozdoğan, “2007 ve 2018 Deprem Yönetmeliklerinin Kırklareli İli Özelinde Değerlendirilmesi,” Kırklareli Üniversitesi Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, vol. 4, no.1, pp.74-90, 2018.
17. [N. Atmaca, A. Atmaca, S. Kılçık, “Comparison of 2018 and 2007 Turkish Earthquake Regulations,” The International Journal of Energy & Engineering Sciences, vol.4, no.2, pp.19-25, 2019.
18. O. Doğan, Y. Genç, “Türk Bina Deprem Yönetmeliği’ne Göre Düşey Deprem Kuvvetinin İkinci Mertebeden Taban Momentlerine Etkisi,” Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.5, no.3, pp.244-249, 2019.
19. M.Ş. Yavaş, A.N. Teloğlu, Z. Celep, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde Binaların Taşıyıcı Sisteminde Tanımlanan Düşey Deprem Etkisi Üzerine,” 5. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı (5ICEES), Ankara, 2019.
20. Y. Genç, “Türk ve Bazı Yabancı Deprem Yönetmeliklerine Göre Betonarme Binaların Analizinde Düşey Deprem Yük Etkilerinin Araştırılması,” Yüksek Lisans Tezi, Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kırıkkale, 2019.
21. SAP2000 v19, “Structural Software for Analysis and Design”, Computers and Structures, California-USA, 2017.
22. DBYBHY 2007, “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara, 2007.
23. TS498, “Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri”, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1997.
24. URL-1: https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/main.xhtml, Erişim tarihi: 31.12.2018.
25. O. Doğan, Y. Genç, O.G. Odacıoğlu, “Betonarme Taşıyıcı Sistemlerin Depreme Dayanıklı Tasarımında Uyumlu Perde-Çerçeve Davranışı İçin Minimum Perde Oranının Belirlenmesi,” Politeknik Dergisi, pp.1-1, 2021.