ASCE 41-17’ye Göre Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemleri ile Betonarme Taşıyıcı Sistemlerinin Performans Analizin Elde Edilmesi ve Karşılaştırması

Abstract

Doğrusal olmayan statik prosedür (NSP) veya itme analizi basitliği nedeniyle, yapısal ve yapısal olmayan elemanların performanslarının belirlenmesi için kullanılmaktadır. Modelleme sırasında yapıdaki her bir elemanın doğrusal olmayan özelliklerinin ve deformasyon kapasitelerinin belirlenmesi gerekmektedir. İtme analizi, ASCE 41-17 yönetmeliğine göre tanımlanan plastik mafsal özellikleri ele alınarak 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 doğrusal olmayan elemanların plastik mafsal özellikleri ele alınarak itme analizi yapılmıştır. Betonarme taşıyıcı sistemlerin analiz sonuçları incelenerek birbiri ile karşılaştırılmıştır. 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 3 açıklıklı 1, 2 ve 3 katlı betonarme yapıların analizleri yapılmıştır. Yapı sistemleri üzerinde gerçekleştirilen analizler sonucunda kapasite eğrileri elde edilmiştir. ASCE 41-17’ye göre hesaplanan tepe yer değiştirme miktarı ve taban kesme kuvveti, kat sayısı arttığı zaman artmaktadır. ASCE 41-17 yönetmeliğine göre yapılan analizlerden elde edilen sonuçlar kat yüksekliğine, yapıya etkiyen düşey yük miktarına ve efektif rijitliğine 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 Reinforced Concrete Structural Systems According to 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 performed by considering the nonlinear hinge properties defined according to ASCE 41-17. 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. İn these studies, pushover analysis has been carried out by considering the plastic hinge properties of the nonlinear elements defined in ASCE 41-17. This paper studies the possible differences in the results of pushover analysis due to default nonlinear component properties. The analysis results of reinforced concrete building systems were examined and compared with each other. The most effective parameters in plastic hinge properties are plastic hinge length and transverse reinforcement spacing. In this study, 3-span, 1, 2 and 3-storeys 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 and base shear strength calculated according to ASCE 41-17 increase when the number of floors increased. The results calculated according to ASCE 41-17 depend on the number of floors, the amount of vertical load acting on the structure and effective stiffness in the analysis.

Keywords

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

References

1. [1] Priestley MJN. Myths and fallacies in earthquake engineering— conflicts between design and reality. Bull N Z Natl Soc Earthq Eng, 1993; 26(3):329–341.
2. [2] Krawinkler H. Pushover analysis: why how when, and when not to use it. In: Proceedings of 1996 convention, structural engineer’s association of California, 1996; p. 17–36, Maui, Hawaii.
3. [3] Mwafy A., Elnashai A. Static pushover versus dynamic collapse analysis of RC buildings. Eng Struct, 2001; 23(5):407–424.
4. [4] Papanikolaou VK., Elnashai AS., Pareja JF. Evaluation of conventional and adaptive pushover analysis II: comparative results. J Earthq Eng, 2006; 10(1):127–151.
5. [5] Krawinkler H., Seneviratna GDPK. Pros and cons of a pushover analysis for seismic performance evaluation. Eng Struct, 1998; 20(4):452–464.
6. [6] Federal Emergency Management Agency, FEMA-356. Prestandard and commentary for seismic rehabilitation of buildings. Washington (DC); 2000.
7. [7] Applied Technology Council, ATC-40. Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings, vols. 1 and 2. California; 1996.
8. [8] ASCE 41-17. Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings; American Society of Civil Engineers: Reston, VA, USA, 2017.

9. [9] SAP2000. Structural software for analysis and design, Computers and Structures, Inc. Version 20.0.0. USA.
10. [10] ideCAD Statik IDS v10.05, 2018. Yapı Analiz Programı, ideYAPI Bilgisayar Destekli Tasarım Mühendislik Danışmanlık Taahhüt A.Ş., İstanbul.