Effect of brace sections on seismic performance of concentrically braced frames

Yıl 2024, Cilt: 30 Sayı: 2, 240 - 256, 30.04.2024

Gülhan İnce Ayşe Girgin

Öz

Concentrically braced frames (CBF) are the types of frames used effectively to carry lateral loads. These frames transfer horizontal loads with braces and their rigidity are quite high compared to moment resisting frames. Therefore, it is typically used in earthquake zones. In this study 3, 5 and 8 storey inverted-V braced frames are considered in order to examine the seismic behavior of brace sections. The brace members of the frames are designed using three different cross-section types as I, box and pipe sections. A total of nine parameters, three different storey and three different braces sections, were used. Accordingly, nine CBFs were designed and time history and static pushover analyzes were performed. seismic performances of the frames were evaluated with findings. It can be said that the most advantageous brace section type is pipe, box and I section, respectively.

Anahtar Kelimeler

Concentrically braced frames, Static pushover analyzes, Earthquake

Merkezi çaprazlı çerçevelerde çapraz kesitlerinin sismik performansa etkisi

Öz

Merkezi çaprazlı çerçeveler (MÇÇ) yatay yüklerin taşınmasında etkin olarak kullanılan çerçeve türleridir. Bu çerçeveler yatay yükleri çapraz elemanları ile aktarırlar ve çaprazsız çerçevelere göre rijitlikleri, yük taşıma kapasiteleri oldukça yüksektir. Bu nedenle deprem bölgelerinde de sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalışmada; çapraz eleman kesitlerinin deprem etkisi altında davranışını incelemek amacıyla 3, 5 ve 8 katlı ters-V merkezi çaprazlı çerçeveler ele alınmıştır. Ele alınan çerçevelerin çapraz elemanları I, kutu ve boru kesit olmak üzere üç farklı kesit tipinde tasarlanmıştır. Üç farklı kat sayısı ve üç farklı çapraz eleman kesiti olmak üzere toplam 9 adet parametre kullanılmıştır. Buna göre 9 adet MÇÇ tasarlanmış ve statik itme analizleri ile zaman tanım alanında dinamik analizleri yapılmıştır. Elde edilen analiz sonuçları ile birlikte çerçevelerin deprem etkisi altındaki performansları değerlendirilmiştir. Buna göre en avantajlı çapraz eleman kesitlerinin sırasıyla boru, kutu ve I kesit olduğu söylenebilir.

Anahtar Kelimeler

Merkezi çaprazlı çelik çerçeve, Statik itme analizi, Deprem

Kaynakça

• [1] Akgönen Aİ. “Yüksek sünek merkezi çaprazlı çelik çerçevelerin yatay yükler altında davranışının incelenmesi”. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(3), 16-23, 2017.
• [2] Bozkurt MB, Zeybek Ö. ”Çapraz konfigürasyonunun merkezi çaprazlı çelik çerçevelerin tasarımına ve dinamik performansına etkisi”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 68, 399-412, 2021.
• [3] Karamanoğlu N. Yatay Yük Taşıyıcı Sistemi Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çaprazlı Çerçevelerden Oluşan Çelik Binalarda Yerdeğiştirme Büyütme Katsayısının İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2020.
• [4] Sancıoğlu S, Çarbaş S. “Merkezi çelik çaprazların bir çelik yapı üzerinde incelenmesi”. 1st International Conference on Applied Engineering and Natural Sciences, Konya, Türkiye, 1-3 Kasım 2021.
• [5] Bozkurt MB, Serin B. “DBYBHY-2007 ve TBDY-2018 esas alınarak boyutlandırılan MÇÇÇ’lerin deprem performanslarının karşılaştırılması”. Teknik Dergi, 598, 10441-10476, 2021.
• [6] Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği”. Ankara, Türkiye, 30324, 2018.
• [7] Dok G, Aktaş M. ”Düşeyde düzensiz çelik çaprazlı yapıların sismik performansının değerlendirilmesi”. Uluslararası Doğal Afet ve Afet Yönetimi Sempozyumu, Karabük, Türkiye, 2-4 Mart 2016.
• [8] Yaman Z, Ağcakoca E. “Dairesel kesite sahip merkezi çelik çaprazların performans analizi”. Sakarya Üniversitesi- Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22, 340-350, 2017.
• [9] Cano P, Imanpour A. ”Evaluation of seismic design methods for steel multi-tiered special concentrically braced frames”. Proceedings of the Annual Stability Conference, Baltimore, Maryland, 10-13 April 2018.
• [10] Adalı M. Seismic Performance Assessment of Steel Chevron Braced Frames Designed to The Turkish Building Earthquake Code 2018. MSc Thesis. Özyeğin University, İstanbul, Turkey, 2021.
• [11] Imanpour A, Tremblay R. “Seismic design method for steel multi-tiered braced frames”. Eurosteel 2014, Naples, Italy, 10-12 September 2014.
• [12] Kıymaz G. “Depreme Karşı Dayanıklı Çelik Yapı Tasarımı”. https://muhaz.org/depreme-karsi-dayanikli-celik-yapi-tasarimi-yard-doc-dr-guven.html. 22.03.2022.
• [13] Özçelik R. ”Burkulması engellenmiş çelik çaprazlar burkulma emniyetli payandalar”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22, 160-170, 2016.
• [14] Akşar B, Doğru S, Çakır F, Shen J, Akbaş B. “Merkezi çaprazlı çerçevelerde dayanım farklılığı sonucu oluşan burulma etkileri”. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(1), 13-30, 2018.
• [15] Doğan FF. Birbirine Dik Doğrultudaki Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çaprazlı Çelik Çerçevelerin Ortak Kolonlarının Tasarımı ve Doğrusal Olmayan Davranışlarının İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2021.
• [16] Serin B. DBYBHY-2007 ve TBDY-2019’a Göre Tasarlanmış Merkezi Çaprazlı Çelik Çerçevelerin Sismik Davranışlarının Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Manisa, Türkiye, 2019.
• [17] Yıldızhan Sağer B. Moment Aktaran ve Merkezi Çaprazlı Çok Katlı Çelik Yapıların 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine Göre Analizi ve Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, 2021.
• [18] T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı. “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”. Ankara, Türkiye, 26551, 2007.
• [19] T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı. “Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Esaslar”. Ankara, Türkiye, 30333, 2018.
• [20] Computers & Structures INC. “Structural and Earthquake Engineering Software SAP2000”. https://www.csiamerica.com/products/sap2000. 12.06.2018.
• [21] Applied Technology Council. “ATC-40 Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings Volume 1”. ATC, California, USA, Technical Report, SSC 96-01, 1996.
• [22] Federal Emergency Management Agency. “Prestandard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings”. Washington DC, USA, FEMA 356, 2000.
• [23] Federal Emergency Management Agency. “Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures”. Washington DC, USA, FEMA 440, 2005.
• [24] Durgun Y, Vatansever C, Girgin K, Orakdöğen E. “Dış merkez çaprazlı bir çelik perdenin deprem performansının doğrusal olmayan dinamik hesap yöntemi ıle değerlendirmesi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19, 266-274, 2013.
• [25] Vatansever C, Şimşek YE. “Taşıyıcı sistemi beton dolgulu kompozit kolonlar ve çelik kirişlerden oluşan çok katlı binanın tasarımı ve zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 27, 264-273, 2013.
• [26] Uzun S. Beton Dolgulu Kompozit Kolonlu Bir Ofis Binasının Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 Esas Alınarak Tasarımı ve Doğrusal Olmayan Analizi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2018.
• [27] Açıkelli GS. Çelik Gömme Kompozit Kolon, Kiriş ve Bağ Kirişli Bir Binanin Yapisal Tasarimi ve Doğrusal Olmayan Analizi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2019.
• [28] Şeker O. “Düşey yük taşıyıcı sistemlerin süneklik düzeyi yüksek çelik moment aktaran çerçevelerin göçme performansına etkisi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26, 1086-1097, 2019.
• [29] Dicleli M, Anshu M. "Simulation of inelastic cyclic buckling behavior of steel box sections”. Computers & Structures, 7-8, 446-457, 2007.