Comparison of strengthening principles in the reinforced concrete a school building according to 2007 and 2019 Turkish earthquake regulations

Year 2023, Volume: 13 Issue: 1, 127 - 144, 15.01.2023

Mustafa Esat Coşkun , Şenol Gürsoy , Zehra Şule Garip

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1170731

Cited By: 1

Abstract

Turkey is located on one of the most seismically active regions in the world. In other words, most of its population centers are surrounded by many of the active faults if not lay on at least one of these active faults. The devastating earthquakes occurred in the past along these faults, reveal the importance of earthquake resistant design. The high number of the damaged buildings and the types of damages to structural members provide crucial information about the faults in design and the construction of buildings. Thanks to the accumulated knowledge, we know how to strengthen the existing buildings and more importantly learn how to design far healthier buildings in terms of earthquake performance. Thus, new earthquake codes are introduced frequently. In the light of these facts, it could be said that the old structures that are designed to be resistant to earthquakes may not meet the new earthquake regulation conditions. In this respect, it is vital to check existing buildings' structural compatibility with the new codes and strengthen them when necessary. In this article, structural analysis of a sample building which was located in Karabuk province and designed in 2002, was performed and the same building was subjected to strengthening procedures until it complied with the new code requirements. Sta4CAD is used as analysis program and the earthquake performance of the original and strengthened building was compared. The results of the study proved the importance of strengthening the existing buildings according to the 2019 Turkish Earthquake Code. In addition, while deciding to strengthen reinforced concrete buildings, it would be more appropriate to consider the age of the building, the ratio of the rough construction cost to the total strengthening cost, the approximate cost of the building and the strengthening costs together.

Keywords

Reinforced concrete structures, Strengthening, Repair and retrofit, Performance analysis

Betonarme bir okul binasında güçlendirme ilkelerinin 2007 ve 2019 Türk deprem yönetmeliklerine göre karşılaştırılması

Abstract

Türkiye sahip olduğu konum nedeniyle depremsellik açısından dünyada çok kritik bir bölgede bulunmaktadır. Topraklarının hemen hemen hepsinden geçen aktif faylar ve bunlara bağlı olarak oluşan depremler, deprem mühendisliğinin ve depreme dayanıklı yapı tasarımının önemini açıkça ortaya koymaktadır. Oluşan depremler sonucunda hasar gören binaların fazlalığı ve yapısal elemanlarda oluşan hasar türleri hem söz konusu depremin büyüklüğü hem de binaların inşasıyla ilgili önemli bilgiler vermektedir. Günümüzde artan maliyetler depremlerde hasar gören yapıların güçlendirilmesini ve onarılmasını daha uygun kılmaktadır. Bunun yanı sıra depremlere karşı dayanıklı olarak tasarlanan yapılarda zamanla yapısal kusurlar oluşabilmekte ve/veya yeni deprem yönetmeliği koşullarını sağlayamamaktadır. Bu hususta mevcut yapıların statik açıdan uygunluğunu kontrol etmemizi ve gerekli durumlarda güçlendirilmesini gerektirmektedir. Bu makalede Karabük ilinde bulunan betonarme bir okul binasının mevcut ve güçlendirilmiş durumları Sta4Cad programıyla yapısal analizleri yapılarak DBYBHY ve TBDY yönetmeliklerine göre performans sonuçları karşılaştırılmaktadır. Sonuç olarak binalara güçlendirme kararı verilirken; binanın yaşının, kaba inşaat maliyetinin toplam güçlendirme maliyetine oranının, yapı yaklaşık maliyeti oranının ve güçlendirme maliyetlerinin dikkate alınması önerilmektedir.

Keywords

Betonarme yapılar, Onarım-güçlendirme, Performans analizi, Güçlendirme

References

• Adalier, K., & Aydingun, O. (2001), Structural engineering aspects of the June 27, 1998 Adana-Ceyhan (Turkey) earthquake”, Engineering Structures, 23(4), 343-355 https://doi.org/10.1016/S0141-0296(00)00046-8
• Aksoylu, C., & Arslan, M. H. (2019a). Çerçeve türü betonarme binaların periyod hesaplarının farklı ampirik bağıntılara göre irdelenmesi, Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(2), 569-581. https://doi.org/10.17798/bitlisfen.476312
• Aksoylu, C., & Arslan, M. H. (2019b). Çerçeve + perde türü betonarme binaların periyod hesaplarının TBDY-2019 yönetmeliğine göre ampirik olarak değerlendirilmesi, Uludağ University Journal of the Faculty of Engineering, 24(3), 365-382. https://doi.org/10.17482/uumfd.603437
• Aksoylu, C., & Arslan, M. H. (2021). 2007 ve 2019 Deprem yönetmeliklerinde betonarme binalar için yer alan farklı deprem kuvveti hesaplama yöntemlerinin karşılaştırılmalı olarak irdelenmesi, International Journal of Engineering Research and Development, 13(2), 359-374. https://doi.org/10.29137/umagd.844186
• Aksoylu, C., & Kara, N. (2019). Güçlendirme tekniği olarak yeni nesil ön üretimli beton panel uygulamasının araştırılması, Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(2), 346-361. https://doi.org/10.15317/Scitech.2019.204
• Aksoylu, C., & Kara, N. (2020). Strengthening of RC frames by using high strength diagonal precast panels, Journal of Building Engineering, 31, 101338. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101338
• Aksoylu, C. & Sezer, R. (2018). Investigation of precast new diagonal concrete panels in strengthened the infilled reinforced concrete frames, KSCE Journal of Civil Engineering, 22(1), 236-246. https://doi.org/10.1007/s12205-017-1290-6
• Aksoylu, C., Mobark, A., Hakan Arslan, M., & Erkan, İ. H. (2020). A comparative study on ASCE 7-16, TBEC-2018 and TEC-2007 for reinforced concrete buildings. Revista de la construcción, 19(2), 282-305. https://doi.org/10.7764/RDLC.19.2.282
• Arslan, M. H., & Korkmaz, H. H. (2007). What is to be learned from damage and failure of reinforced concrete structures during recent earthquakes in Turkey?, Engineering Failure Analysis, 14, 1-22. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2006.01.003
• Baran, M. (2021). Comparison of seismic performances of reinforced concrete frames strengthened by different techniques, Latin American Journal of Solids and Structures, 18(2), 1-22. https://doi.org/10.1590/1679-78256340
• Baran, M., Aktaş, M., & Aykaç, S. (2014). Sıvanmış tuğla dolgu duvarların şerit beton/betonarme panellerle güçlendirilmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29(1), 23-33. https://doi.org/10.17341/gummfd.43725
• Celep, Z., Erken, A., Taşkın, B., & İlki, A. (2011). Failures of masonry and concrete buildings during the March 8, 2010 Kovancılar and Palu (Elazığ) earthquakes in Turkey, Engineering Failure Analysis, v 18, 868-889. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2010.11.001
• Coşkun, M.E. (2022). Betonarme okul binalarında güçlendirme ilkelerinin 2007 ve 2019 Türk deprem yönetmeliklerine göre karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Karabük.
• Çağlar, N., Garip, Z.Ş., & Ala, N.T. (2016). Investigation of the contribution of soil conditions to damage and failure of RC structures in Adapazarı, Academic Platform Journal of Engineering and Science, 4(2), 1-12. https://doi.org/10.21541/apjes/68853
• Çavdar, Ö., & Sunca, F. (2014). 1 Mayıs 2003 Bingöl depreminde yıkılmış betonarme üç katlı bir okul binasının statik ve dinamik analizi, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi (GÜFBED), 4(1): 36-45. https://doi.org/10.17714/gufbed.2014.04.003
• DBYBHY (2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara.
• Doğangün, A. (2004). Performance of reinforced concrete buildings during the May 1, 2003 Bingöl earthquake in Turkey, Engineering Structures, 26, 841-856. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2004.02.005
• Garip, Z.Ş., & Eren, E., (2022). Perde duvarlı ve çerçeveli betonarme binalarda deprem tasarım sınıflarının bina maliyetine etkisi, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10(2), 700-715. https://doi.org/10.29130/dubited.937668
• Gürsoy, Ş., (2013). Farklı rijitleştirici elemanlara sahip binaların depreme göre maliyetlerinin karşılaştırılması, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28(3), 533-544.
• Gürsoy, Ş., (2014). Comparative investigation of the costs and performances of torsional irregularity structures under seismic loading according to TEC, Computers and Concrete, 14(4), 405-417. https://doi.org/10.12989/cac.2014.14.4.405
• Gürsoy, Ş., & Çavuşoğlu, A. (2021). Examination of the effects on earthquake behavior and rough construction costs of short column situation occurring in reinforced concrete buildings, Earthquakes and Structures, 20(3), 309-323. https://doi.org/10.12989/eas.2021.20.3.309
• Gürsoy, Ş., Öz, R., & Baş, S., (2015). Investigation of the effect of weak-story on earthquake behavior and rough construction costs of RC buildings, Computers and Concrete, 16 (1), 141-161. https://doi.org/10.12989/cac.2015.16.1.141
• İnan, T., Korkmaz, K., & Cagatay, I.H. (2014), The effect of architectural form on the earthquake behavior of symmetric RC frame systems, Computers and Concrete, 13(2), 271-290. http://dx.doi.org/10.12989/cac.2014.13.2.271
• İnan Günaydın, T., (2022), Türk bina deprem yönetmeliği’ne göre yapı düzensizliklerinin analizi, EJONS International Journal on Mathematic, Engineering and Natural Sciences, 6(21), 204-201. https://dx.doi.org/10.38063/ejons.605
• Kalkan, İ., Aykaç, B., Baran, M., Babayani, R., & Aykaç, S. (2013). Delikli çelik levhalarla güçlendirilmiş dolgu duvarların deprem davranışı, TMMOB İnşaat Mühendisleri odası 5. Çelik Yapılar Sempozyumu, 13-15 Kasım, İstanbul, Türkiye.
• Kaplan, H., Yilmaz, S., Binici, H., Yazar, E., & Cetinkaya, N. (2004), May 1, 2003 Turkey-Bingöl earthquake: damage in reinforced concrete structures” Engineering Failure Analysis, 11(3), 279-291. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2003.08.00
• Mutlu, A.H. (2015). Mevcut yapıların güçlendirilmesi ya da yıkılmasına karar verilmesi aşamasında göz önüne alınması gereken kriterler, 3. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 14-16 Ekim İzmir.
• OSKA, (2022). Oska bilgisayar sistemleri yazılım, donanım sanayi ve ticaret Ltd. Şti., www.oska.com.tr
• Özbayrak, A., & Altun, F. (2020). Torsional effect of relation between mass and stiffness center locations and diaphragm characteristics in RC structures, Bulletin of Earthquake Engineering, 18(4), 1755-1775. https://doi.org/10.1007/s10518-019-00744-8
• Scawthorn, C., & Johnson, G.S. (2000), Preliminary report Kocaeli (Izmit) earthquake of 17 August 1999, Engineering Structures, 22(7), 727-745. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(99)00106-6
• Sezen, H., Whittaker, A.S., Elwood, K. J. & Mosalam, K. M. (2003). Performance of reinforced concrete buildings during the August 17, 1999 Kocaeli, Turkey earthquake, and seismic design and construction practise in Turkey, Engineering Structures, 25, 103-114. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(02)00121-9
• Spence, R., Bommer, J., Del Re, D., Bird, J., Aydınoğlu, N. & Tabuchi, S. (2003), Comparing loss estimation with observed damage: a study of the 1999 Kocaeli earthquake in Turkey”, Bulletin of Earthquake Engineering, 1(1), 83-113. https://doi.org/10.1023/A:1024857427292
• Sta4-CAD (2021). Structural analysis for computer aided design”, ver.14.1. www.sta.com.tr
• TBDY (2019). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, 30364 Sayılı Resmi Gazete.
• TS-498 (1997). Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye.
• TS-500 2000. Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye.
• Yel, N. S., Arslan, M. H., Aksoylu, C., Erkan, İ. H., Arslan, H. D., & Işık, E. (2022). Investigation of the earthquake performance adequacy of low-rise RC structures designed according to the simplified design rules in TBEC-2019, Buildings, 12(10), 1722. https://doi.org/10.3390/buildings12101722
• Yön, B., Sayın, E., & Köksal, T.S. (2013), Seismic response of buildings during the May 19, 2011 Simav, Turkey earthquake, Earthquakes and Structures, 5(3), 343-357. https://doi.org/ 10.12989/eas.2013.5.3.343