TBDY 2018 ve ASCE 41-17’e Göre Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemleri İle Yapı Sistemlerinin Performans Analizin Elde Edilmesi ve Karşılaştırması

Abstract

Doğrusal olmayan statik prosedür (NSP) veya itme analizi basitliği nedeniyle, yapısal ve yapısal olmayan elemanların performanslarının hesaplanması için kullanılmaktadır. Modelleme yapılırken yapıdaki her bir elemanın doğrusal olmayan özelliklerinin ve deformasyon kapasitelerinin belirlenmesi gerekmektedir. İtme analizi, TBDY 2018 ve ASCE 41-17 yönetmeliklerine göre, kullanıcı tanımlı doğrusal olmayan plastik mafsal özellikleri veya varsayılan mafsal özellikleri için gerçekleştirilir. Programlara tanımlanan plastik mafsal özelliklerinin sınır değerleri verilirken programlar sınır değerlerinin içeresindeki değerleri otomatik olarak hesaplamaktadır. Varsayılan mafsal özelliklerinin yanlış kullanılması, mevcut yapılar için hatalı yer değiştirme kapasitelerine yol açabilmektedir. Bu çalışmada, ASCE 41-17’de tanımlanan ve TBDY 2018’e göre kullanıcı tarafından hesaplanan doğrusal olmayan elemanların plastik mafsal özellikleri ve hasar sınırları ele alınarak itme analizi yapılmıştır. Yapılan analiz sonuçları incelenerek bir biri ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada tek açıklıklı üç katlı bina ele alınmıştır. Plastik mafsal özelliklerinde en etkili parametreler plastik mafsal uzunluğu ve enine donatı aralığıdır. Bu çalışmada doğrusal olmayan hesap yöntemlerinden biri olan artımsal eşdeğer deprem yükü ile itme analizi yöntemiyle tek açıklıklı üç katlı betonarme yapının analizleri yapılmıştır. Yapı sistemleri üzerinde gerçekleştirilen analizler sonucunda kapasite eğrileri elde edilmiştir. ASCE 41-17’ye göre hesaplanan tepe yer değiştirme miktarı TBDY 2018’e göre hesaplanan tepe yer değiştirme miktarından daha fazla elde edilmiştir. TBDY 2018’e göre hesaplanan taban kesme kuvveti ve kat kesme kuvvetleri ASCE 41-17’ye göre daha fazla elde edilmiştir. TBDY 2018 ve ASCE 41-17'ye göre hesaplanan sonuçlar analizde yapıya etkiyen düşey yük miktarına, efektif rijitliğine ve plastik mafsal özelliklerine bağlıdır.

Keywords

• İtme analizi
• Plastik mafsal
• Kapasite eğrisi
• Tepe yer değiştirme
• Taban kesme kuvveti

Obtaining and Comparison of Nonlinear Calculation Methods and Performance Analysis of Structural Systems According to TBDY 2018 and ASCE 41-17

Abstract

Due to its simplicity, the structural engineering profession has been using the nonlinear static procedure (NSP) or pushover analysis. While modeling the determination of the nonlinear properties and deformation capacities of each component in the structure should be determined. Pushover analysis is carried out for either user-defined nonlinear hinge properties or default-hinge properties, available in some programs based on the TBDY 2018 and ASCE 41-17 standards. While such documents provide the hinge properties for several ranges of detailing, programs may implement averaged values. The user needs to be careful; the misuse of default-hinge properties may lead to unreasonable displacement capacities for existing structures. This paper studies the possible differences in the results of pushover analysis due to default and user-defined nonlinear component properties. Single-span and tree story buildings are considered to represent for this study. The most effective parameters in plastic hinge properties are plastic hinge length and transverse reinforcement spacing. In this study, single-span and three-storey reinforced concrete structure was analyzed using the incremental equivalent earthquake load and pushover analysis methods. Capacity curves have been obtained as a result of the analysis performed on the building systems. The peak displacement amount calculated according to ASCE 41-17 was obtained more than the peak displacement amount calculated according to TBDY 2018 in the results of the analyzes. The amount of base shear force and floor shear forces calculated according to TBDY 2018 has been obtained more than ASCE 41-17. The variation of the results calculated according to TBDY 2018 and ASCE 41-17 depends on the amount of vertical load affected in the earthquake analysis, effective stiffness and plastic hinge properties.

Keywords

• Pushover analysis
• Plastic hinge
• Capacity curves
• Peak displacement
• Base shear force

References

1. [1] Priestley MJN (1993) Myths and fallacies in earthquake engineering—conflicts between design and reality. Bull N Z Natl Soc Earthq Eng 26(3):329–341
2. [2] Liao W, Loh C-H, Wan S (2001) Earthquake responses of RC moment frames subjected to near-fault ground motions. Struct Des Tall Spec Build 10(3):219–229
3. [3] Kim S, D’Amore E (1999) Push-over analysis procedure in earthquake engineering. Earthq Spectra 15(6):417–434
4. [4] Bracci JM, Kunnath SK, Reinhorn AM (1997) Seismic performance and retrofit evaluation of reinforced concrete structures. J Struct Eng 123(1):3–10
5. [5] Gupta B, Kunnath SK (2000) Adaptive spectra-based pushover procedure for seismic evaluation of structures. Earthq Spectra 16(2):367–391
6. [6] Chopra AK, Goel RK (2002) “A modal pushover analysis procedure for estimating seismic demands for buildings. Earthq Eng Struct Dyn 31(3):561–582
7. [7] Elnashai AS (2001) Advanced inelastic static (pushover) analysis for earthquake applications. Struct Eng Mech 12(1):51–69
8. [8] Inel M, Ozmen HB, Senel MS, Meral E, Palanci M (2010) Evaluation of factors affecting seismic performance of low and midrise reinforced concrete buildings. In: 9th international congress on advances in civil engineering, Paper No. ACE2010-SEE-132, September 27–30, 2010, Karadeniz Technical University, Trabzon, Turkey

9. [9] Krawinkler H (2006) Importance of good nonlinear analysis. Struct Des Tall Spec Build 15:515–531
10. [10] Chintanapakdee C, Chopra AK (2003) Evaluation of modal pushover analysis using generic frames. Earthq Eng Struct Dyn 32(3):417–442
11. [11] Krawinkler H (2006) Importance of good nonlinear analysis. Struct Des Tall Spec Build 15(5):515–531
12. [12] TBDY, 2018, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara.
13. [13] ASCE 41-17. Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings; American Society of Civil Engineers: Reston, VA, USA, 2017. [Cross Ref]
14. [14] SAP2000. Structural software for analysis and design, Computers and Structures, Inc. Version 20.0.0. USA.
15. [15] Yüksel, S.B. ve Yağlıkçı, S., 2019, Betonarme binaların doğrusal olmayan hesap yöntemleri ile analizi üzerine bir çalışma, 2nd International Congress on Engineering and Architecture, Marmaris, Turkey.
16. [16] Yağlıkçı, S., 2020. Betonarme Binaların Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemleri İle Analizi Üzerine Bir Çalışma, K.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Konya.
17. [17] Karabulut, A., 2011. TDY 2007 Yönetmeliği ve FEMA 440 Raporunda Tanımlanan Doğrusal Olmayan Analiz Yöntemlerinin Mevcut Betonarme Binalar İçin Karşılaştırılması, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul.
18. [18] Sönmez, M., 2012. DBYBHY-07 ve ASCE 41-06’da tanımlanan doğrusal olmayan performans değerlendirme yöntemlerinin karşılaştırılması, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul.
19. [19] TS500, 2000, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, TSE, Ankara.
20. [20] ideCAD Statik IDS v10.05, 2018. Yapı Analiz Programı, ideYAPI Bilgisayar Destekli Tasarım Mühendislik Danışmanlık Taahhüt A.Ş., İstanbul.
21. [21] ACI 318-14, American Concrete Institute. 2014. Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, Standards ACI 318–14 and ACI 318R-08. Farmington Hills: Michigan.