Mevcut betonarme binaların deprem performanslarının basitleştirilmiş deplasman tabanlı bir yaklaşımla değerlendirilmesi

Yıl 2024, Cilt: 30 Sayı: 6, 790 - 807, 29.11.2024

Harun Ceylan , Abdulhalim Karaşin , Barış Erdil

Öz

Mevcut binaların deprem performanslarının belirlenmesinde deprem
etkisiyle elemanların her iki ucunda oluşan dönmeleri tahmin etmek zor
ve karmaşık bir iştir. Dolayısıyla bu çalışmada deprem etkisiyle eleman
uçlarında oluşan göreli kat ötelemeleri temelli daha basit
formülasyonlar ile bina performansının tahmin edilmesinde güvenilir
bir yöntem geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında farklı kat
adetine, farklı malzeme dayanımlarına ve aynı plana sahip düzgün
geometride olan 4 adet betonarme bina tasarlanmış, ayrıca 3 adet
mevcut betonarme bina ele alınmıştır. 7 adet bina yaygın olarak yapısal
analizler için kullanılan SAP2000 v20, Sta4CAD v14.1, İdeCAD v10 ve
ProtaStructure2022 programları ile modellenerek doğrusal
performans analizleri yapılmıştır. Analizler sonucunda elde edilen
veriler TBDY2018’de mevcut binaların deprem performanslarının
belirlenmesi amacıyla verilen deprem hesabına ilişkin genel ilke ve
kurallar çerçevesinde, oluşturulan deplasman temelli formülasyonlara
işlenmiş ve incelenen binalardaki kolonların hasar durumları
belirlenmiştir. Önerilen yönteme göre belirlenen kolon hasar durumları
ile TBDY2018’de belirtilen hesap ilkelerine göre yapılan el hesabı
sonucu belirlenen kolon hasar bölgeleri arasındaki uyumun her iki asal
yönde de %100 olduğu belirlenmiştir. Ayrıca önerilen yöntemin ele
alınan diğer statik paket programlardan elde edilen sonuçlara nazaran
bina performansının tespitinde daha güvenli tarafta kalmasının yanı
sıra incelenen paket programlarla da genel olarak uyumlu olduğu
söylenebilir.

Anahtar Kelimeler

Doğrusal olmayan yöntem, Betonarme, Bina, Deplasman, Kesme kuvveti

Seismic performance evaluation of existing reinforced concrete buildings using simplified displacement-based approach

Öz

While evaluating the seismic performance of existing buildings
according to TBC2018, a difficulty and complexity arouses in estimating
the rotations that occur at both ends of the load carrying elements
under seismic forces. Therefore, in this study, it is aimed to develop a
reliable method for estimating the seismic performance of reinforced
concrete (RC) buildings using simplified displacement-based
formulations. Within the scope of this study, 4 RC buildings having same
symmetrical floor plan but with varying number of stories, different
material strengths were designed, and 3 existing RC buildings were
taken into consideration. All the 7 buildings were modeled using
common structural analysis software like SAP2000v20, Sta4CADv14.1,
İdeCADv10 and ProtaStructure2022 and linear seismic performance
analysis were performed. The data obtained as a result of the analysis
were processed into the displacement-based formulations created
within the framework of this study to determine the damage state of the
columns and associated seismic performance of the existing RC
buildings considering the general principles and rules given in
TBC2018. It was determined that the compatibility between the column
damage conditions determined according to the proposed method and
the column damage status determined as a result of the hand
calculation made according to the calculation principles specified in
TBC2018 was 100% in both principal directions. In addition, it is found
that the results found from the proposed method were conservative and
generally compatible with the results obtained from the common
structural analysis software.

Anahtar Kelimeler

Nonlinear method, Reinforced concrete, Building, Displacement, Shear force

Kaynakça

• [1] Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. “T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı”, Ankara, Türkiye, 26454, 2007.
• [2] Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. “Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı”. Ankara, Türkiye, 30364, 2018.
• [3] Mpampatsikos V, Nascimbene R, Petrini L. “A critical review of the R.C. frame existing building assessment procedure according to eurocode 8 and Italian seismic code”. Journal of Earthquake Engineering, 134(12), 1818-1828, 2008.
• [4] Serimer G. Betonarme Binaların Performans Düzeylerinin Farklı Yazılımlar Kullanılarak İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2008.
• [5] Kuyucular A, Kandak ÖÖ. “Statik-betonarme tasarım için Türkiye’de kullanılan ticari paket yazılımların farklı sonuçları”. X. Akademik Bilişim Konferansı, Çanakkale, Türkiye, 30 Ocak-1 Şubat 2008.
• [6] Gelibolu İS. Sta4CAD Paket Programı İle SAP2000 Analiz Programının Mod Birleştirme Yöntemi Kullanarak Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Adana, Türkiye, 2008.
• [7] Sırlıbaş C. Sta4CAD Farklı Tipteki Betonarme Yapıların Sta4cad Ve Etabs Programları İle Çözülmesi ve Sonuçların Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2013.
• [8] Shirinov J. Betonarme Binaların Performans Düzeylerinin Farklı Yazılımlar Kullanılarak İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Aydın Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2016.
• [9] Karayer A, Severcan MH. “Farklı tip betonarme yapıların paket programlar ile analizi ve karşılaştırılması”. Black Sea Journal of Engineering and Science, 1(2), 41–50, 2014.
• [10] Kolak MN. Çok Katlı Yapıların Farklı Paket Programlar İle Deprem Performanslarının İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye, 2018.
• [11] Sta4-CAD. Versiyon 14.1. Sta Bilgisayar Mühendislik Müşavirlik Ltd. Şt., İstanbul, Türkiye, 2015. http://www.sta4.net/ (01.06.2023).
• [12] ProtaStructure2022. “Versiyon 6.0.512. Prota Yazılım”. Ankara, Türkiye, 2014. https://www.protayazilim.com/protastructure (01.06.2023).
• [13] İdeCAD. Versiyon 10. “İde Yapı”. Bursa, Türkiye, 2014. https://www.idecad.com.tr/ (01.06.2023).
• [14] SAP2000. Version 20. “Structural Software for Analysis and Design, Computers and Structures”. Inc, USA. https://www.csiamerica.com/products/sap2000 (01.06.2023).
• [15] Mander JB, Priestley MJN, Park R. “Observed stress-strain behavior of confined concrete”. Journal of Structural Engineering, 114(8), 1804-1826, 1998.
• [16] Ersoy U, Özcebe G. “Moment-curvature relationship of confined concrete sections”. Teknik Dergi/Technical Journal of Turkish Chamber of Civil Engineers, 9(DEC), 5549–553, 1998.
• [17] Federal Emergency Management Agency. “Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures”. Washington (DC), FEMA-440. 2005.
• [18] Applied Technology Council. “Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings”. Vols. 1 and 2. California, SSC96-01, 1996.
• [19] Bae S, Bayrak O. “Plastic hinge length of reinforced concrete columns”. ACI Structural Journey, 105(3), 290-300, 2008.
• [20] Baker ALL. Ultimate Load Theory Applied To The Design Of Reinforced And Prestressed Concrete Frames. 1st ed. London, England, Concrete Publications Ltd, 1956.
• [21] Mortezaei A.“Plastic hinge length of RC columns under the combined effect of near-fault vertical and horizontal ground motions”. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 58(3), 243-253, 2014.
• [22] Paulay T, Priestley MJN. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings. 1st ed. New York, USA, John Wiley and Sons, 1992.
• [23] Corley WG. “Rotational capacity of reinforced concrete beams”. Journal of the Structural Division, 92(ST5), 121-146, 1966.
• [24] Park R, Priestley MJN, Gill WD. “Ductility of squareconfined concrete columns”. Journal of Structural Division, 108(ST4), 121-146, 1982.
• [25] Inel M, Ozmen HB. “Effects of plastic hinge properties in nonlinear analysis of reinforced concrete buildings”. Engineering Structures, 28 (2006), 1494-1502, 2006.
• [26] Betonarme Yapıların Tasarım ve yapım Kuralları. “T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı”. ICS91.080.40, Ankara, Türkiye, 2000.