An Approach for Determining Damage Vulnerability Depending on the Fundamental Period: The Case of Çanakkale City Center

Abstract

An important indicator of damage vulnerability is the interstory drift ratio (IDR). 0.01 IDR limit corresponds to the immediate use performance level according to ATC-40 and buildings show elastic behaviour below this IDR. In this study, it was determined in which ranges the fundamental period values should be in order to prevent damage to regular reinforced concrete buildings in the city center of Çanakkale. The study was carried out for soil classes ZC, ZD and ZE and for earthquake levels DD-1 and DD-2. In this context, as a novelty for the determination of the maximum IDR, flexural beams were assumed for pure shear wall structures, while shear beams were assumed for pure frame structures. In the study, as a difference from the literature, in order to obtain more realistic results, the masses are considered lumped at the storey levels in the flexural beam and shear beam model. Using this model, a fundemental period related to the maximum IDR was obtained using SAP2000. The relation obtained was equalized to 0.01 IDR and the minimum fundamental period values required for the buildings not to be damaged were calculated. The results obtained were shown on graphs and tables and the outcomes were evaluated.

Keywords

• Fundamental Period
• Interstory Drift Ratio
• Damage Vulnerability

Hasar Görebilirliğin Hakim Periyoda Bağlı Belirlenmesi İçin Bir Yaklaşım: Çanakkale İl Merkezi Örneği

Öz

Hasar görebilirliğin önemli bir göstergesi göreli kat ötelemesi değeridir. 0.01 göreli kat ötelemesi sınırı ATC-40’a göre hemen kullanım performans seviyesine karşılık gelmekte olup, bu göreli kat ötelemesi sınır değerinin altında binalar elastik davranış göstermektedirler. Bu çalışmada, Çanakkale il merkezindeki düzenli betonarme binaların hasar görmemeleri için hakim periyot değerlerinin hangi aralıklarda olması gerektiği belirlenmiştir. Çalışma; ZC, ZD ve ZE zemin sınıflarında ve DD-1 ve DD-2 deprem düzeyleri için gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, maksimum göreli kat ötelemesi oranının belirlenmesi için salt perdeli yapılar için eğilme kirişi kabulü yapılırken, salt çerçeveli yapılar için kayma kirişi kabulü yapılmıştır. Çalışmada literatürden farklı olarak daha gerçekçi sonuçlar elde etmek için eğilme kirişi ve kayma kirişi modelinde kütleler ayrık olarak kat hizalarında dikkate alınmıştır. Bu modelden yararlanılarak maksimum göreli kat ötelemesi oranı için hakim periyoda bağlı bir bağıntı SAP2000 programı yardımıyla elde edilmiştir. Elde edilen bağıntı 0.01 göreli kat ötelemesi değerine eşitlenerek binaların hasar görmemesi için gereken minimum hakim periyot değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafik ve tablolar üzerinde gösterilerek sonuçlar yorumlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Hakim Periyot
• Göreli Kat Ötelemesi Oranı
• Hasar Görebilirlik

References

1. ABYYHY1998 (1998). Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı. Ankara.
2. AFAD Türkiye Deprem Tehlikeleri Haritaları İnteraktif Web Uygulaması. (2024). https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/
3. Akbulut, M.T., Aytuğ, A. (2005). Deprem hasar görebilirlik riskinin gözleme dayalı belirlenmesine yönelik öneri değerlendirme yaklaşımı. Megaron YTÜ Mimarlık Fakültesi e-Dergisi, 1(1). 88-98.
4. ArcGIS, (2022). Enterprise GIS Mapping Platform, Environmental Systems Research Institute.
5. ATC-40 (1996). Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings. Applied Technology Council. California.
6. Atımtay, E. (2000). Çerçeveli ve perdeli betonarme sistemlerinin tasarımı-Temel kavramlar ve hesap yöntemleri. Cilt II. Bizimbüro Basımevi.
7. Baikov, V., Sigalov, E. (1981). Reinforced concrete structures. Design of buildings and structures. Volume 2. Published by MIR.
8. Bayülke, N. (2021). Deprem ve yapı. Yazardan Direkt Yayınevi. 1. Baskı. Ankara.

9. Chopra, A. K. (2023). Dynamics of structures paperback – Theory and applications to earthquake engineering. 6th Edition.
10. DBYBHY2007 (2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı. Ankara.
11. Demirci, A. (2007). Çanakkale şehir merkezi sismik mikrobölgelendirmesi. Yüksek Lisans Tezi. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Çanakkale, Türkiye.
12. Ditommaso, R., Vona, M., Gallipoli, M. R., Mucciarelli, M. (2013). Evaluation and considerations about fundamental periods of damaged reinforced concrete buildings. Natural Hazards Earth System Sciences, 13, 1903–1912. https://doi.org/10.5194/nhess-13-1903-2013.
13. ELER v3.1 (2010). Earthquake Loss Estimation Routine, Technical Manual and Users Guide, Boğaziçi University, Department of Earthquake Engineering, İstanbul.
14. Erginal, A.E., Erginal, G. (2003). Çanakkale şehrinde yer seçiminin jeomorfolojik açıdan değerlendirilmesi. Doğu Coğrafya Dergisi, 8(9). 95-116.
15. Görgün, E., Kalafat, D., Kekovalı, K. (2020). Source mechanisms and stress field of the 2017 Ayvacık/Çanakkale earthquake sequence in NW Turkey, Annals of Geophysics, 63 (3), SE332, 23 pages. https://doi.org/10.4401/ag-8194.
16. Gülkan, P., Utkutuğ, D. (2003). Okul Binalarının Deprem Güvenliği İçin Minimum Dizayn Kriterleri. TMH - Türkiye Mühendislik Haberleri, 425 (3). 13-22.
17. Hancılar, U. Şeşetyan, K., Çaktı, E. (2019). İstanbul’daki 2000 yılı sonrası binalar için tasarıma esas deprem seviyesi altında karşılaştırmalı yapısal hasar ve mali kayıp tahminleri. Teknik Dergi, 536, 9107-9123. https://doi.org/10.18400/tekderg.326939.
18. Ibrahim, Y.E., El-Shami, M.M. (2011). Seismic fragility curves for mid-rise reinforced concrete frames in Kingdom of Saudi Arabia. The IES Journal Part A: Civil & Structural Engineering, 4(4). 213-223. https://doi.org/10.1080/19373260.2011.609325.
19. Karaca, H. (2017). Investigation of the relationship between the various structural parameters and performance displacement by using ımproved displacement coefficient method. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6(2), 619-632. https://doi.org/10.17100/nevbiltek.263972
20. Karagöz, Ö., Chimoto, K., Yamanaka, H., Özel, O., Citak, S. (2018). Broadband ground-motion simulation of the 24 May 2014 Gökçeada (North Aegean Sea) earthquake (Mw 6.9) in NW Turkey considering local soil effects, Bulletin of Earthquake Engineering, 16(1), 23˗43. https://doi.org/10.1007/s10518-017-0207-6.
21. Karaşin, İ.B. (2023). Sismik dirençlilik ve spektral parametrelerin etkisi. Dicle University Journal of Engineering, 14(3), 519-526. https://doi.org/10.24012/dumf.1334343.
22. Komut, T., Önder, Ş., Özcan, E. (2023). Aktif tektonik rejim içerisinde, Çanakkale Boğazı: Tenkit ve derleme. Çanakkale Onsekiz Mart University Journal of Advanced Research in Natural and Applied Sciences, 9(3). 748-774. https://doi.org/10.28979/jarnas.1193877.
23. Kürçer, A., Chatzipetros, A., Tutkun, S. Z., Pavlides, S., Ateş, Ö., Valkaniotis, S. (2008). The Yenice–Gönen active fault (NW Turkey): Active tectonics and palaeoseismology. Tectonophysics, 453. 263˗275. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2007.07.010
24. Masi, A., Vona, M. (2010). Experimental and numerical evaluation of the fundamental period of undamaged and damaged RC framed buildings. Bulletin of Earthquake Engineering, 8, 643–656. https://doi.org/10.1007/s10518-009-9136-3.
25. Mucciarelli, M. Vona, M., Ditommaso, R., Gallipoli, M. R. (2012). Experimental measurement of fundamental periods of damaged R.C. buildings. 15th World Conference on Earthquake Engineering (15WCEE). Lisbon, Portugal 24-28 September 2012.
26. SAP2000. (2024). Structural Analysis and Design. CSI Analysis Reference Manual.
27. Scilab, (2021). version 6.1.0: INRIA, ESI Group, Erişim adresi: https://www.scilab.org
28. Socarrás- Cordoví, Y.C., Álvarez- Deulofeu, E.R., Lora- Alonso, F. (2021). Changes in the fundamental periods of buildings constructed with the great soviet panel. Estoa, 19 (10). https://doi.org/10.18537/est.v010.n019.a12.
29. TBDY2018 (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, T.C Başbakanlık Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara.
30. Teguh, M., Mahlisani, N., Saleh, F. (2019). Pushover analysis of partially strengthened column structures on an existing multi-story building. MATEC Web Conf. Volume 280. The 5th International Conference on Sustainable Built Environment (ICSBE 2018). Banjarmasin, Indonesia. 01003. 1-14.
31. Wang, M., Gao, L., Yang Z. (2022). Overall structural seismic damage rapid assessment method based on period and displacement response characteristics. Scientific Reports, 12, 19322. https://doi.org/10.1038/s41598-022-23927-x.