Investigation of the Required Earthquake Gap Distance between Reinforced Concrete Buildings with Nonlinear Time History Analysis

Abstract

Earthquakes are caused by movements of the Earth's crust, resulting in destructive impacts on structures. One of the factors that increase the destructiveness of earthquakes is the pounding effect between buildings. Reinforced concrete buildings need to displace freely during seismic events. However, when the gap between adjacent buildings is insufficient, collisions occur, causing significant structural damage. This phenomenon, known as the pounding effect, can lead to severe damage during earthquakes. In this study, nonlinear time history analyses were conducted for two types of reinforced concrete buildings, 5-storey and 10-storey structures, to obtain their maximum displacement values. The minimum separation distances required to prevent pounding when these buildings are constructed adjacently were calculated and compared with the values specified in the 2018 Turkish Building Earthquake Code (TBEC-2018). The analysis results revealed that the distances calculated according to TBEC-2018 are insufficient.

Keywords

• Reinforced concrete buildings
• Earthquake gap distance
• Pounding effect
• TBEC-2018
• Structural damage

Betonarme Binalar Arasında Bırakılması Gereken Derz Mesafesinin Doğrusal Olmayan Zaman Tanım Alanında Analizler ile İncelenmesi

Abstract

Depremler, yer kabuğundaki hareketler sonucunda meydana gelen ve yapılar üzerinde yıkıcı etkiler oluşturan doğa kaynaklı afetlerdir. Depremlerin yıkıcılığını artıran faktörlerden biri de binalar arası çekiçleme etkisidir. Betonarme binaların deprem sırasında serbest bir şekilde deplasman yapmaları gerekmektedir. Ancak komşu binalar arasında yeterli mesafenin bulunmadığı durumlarda binalar çarpışarak hasar almaktadır. Çekiçleme etkisi olarak adlandırılan bu durum deprem sırasında yapıların ağır hasar almasına neden olabilmektedir. Bu çalışmada 5 ve 10 katlı iki tip betonarme yapının doğrusal olmayan zaman tanım alanında analizleri yapılarak en büyük yer değiştirme değerleri elde edilmiştir. Bu binaların komşu inşa edilmesi durumunda bırakılması gereken minimum derz mesafeleri hesaplanmış ve bu değerler TBDY-2018’in belirttiği değerler ile karşılaştırılmıştır. Analiz sonuçlarına göre TBDY-2018 tarafından önerilen değerlerin yetersiz olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Keywords

• Betonarme binalar
• Derz mesafesi
• Çekiçleme etkisi
• TBDY-2018
• Yapı hasarı

References

1. ABYBHY, 1968. Afet Bölgelerine Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, İmar ve İskân Bakanlığı, Ankara, Türkiye.
2. ABYBHY, 1975. Afet Bölgelerine Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, İmar ve İskân Bakanlığı, Ankara, Türkiye.
3. ABYBHY, 1998. Afet Bölgelerine Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, İmar ve İskân Bakanlığı, Ankara, Türkiye.
4. AFAD, 2018. Türkiye Deprem Tehlike Haritası (TDTH), T.C. İçişleri Bakanlığı, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı (AFAD), Erişim adresi: https://www.afad.gov.tr/kurumlar/afad.gov.tr/39499/xfiles/deprem_haritasi.pdf.
5. AFAD, 2023. 06 Şubat 2023 Pazarcık-Elbistan Kahramanmaraş (Mw: 7.7 - Mw: 7.6) Depremleri Raporu, AFAD Deprem ve Risk Azaltma Genel Müdürlüğü, Deprem Dairesi Başkanlığı, 02 Haziran 2023.
6. Altunsu E., Güneş O., Öztürk S., Sorosh S., Sarı A., Beeson S.T., 2024. Investigating the structural damage in Hatay province after Kahramanmaraş-Türkiye earthquake sequences, Engineering Failure Analysis, 157, 107857.
7. Atar M., İnce O., Taş Ö.F., Özmen A., Sayın E., 2024. 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş Depremleri Sonrasında Betonarme Kolonlarda Enine Donatı Kusurlarının İncelenmesi, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 36(1), 221-230.
8. Avcil F., Işık E., İzol R., Büyüksaraç A., Arkan E., Arslan M.H., Harirchian E., 2024. Effects of the February 6, 2023, Kahramanmaraş earthquake on structures in Kahramanmaraş city, Natural Hazards, 120(3), 2953-2991.

9. DBYBHY, 2007. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara, Türkiye.
10. Doğruyol M., 2024. Characterisation of acrylic copolymer treated concretes and concretes of reinforced concrete buildings collapsed in the 6 February 2023 Mw= 7.8 Kahramanmaraş (Türkiye) earthquake, Engineering Failure Analysis, 161, 108249.
11. Işık E., Avcil F., İzol R., Büyüksaraç A., Bilgin H., Harirchian E., Arkan E., 2024. Field Reconnaissance and Earthquake Vulnerability of the RC Buildings in Adıyaman during 2023 Türkiye Earthquakes, Applied Sciences, 14(7), 2860.
12. Işıkhan G., 2019. Mevcut bir betonarme binanın sismik performansının çekiçleme etkileri dikkate alınarak incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
13. İnce O., 2024. Structural damage assessment of reinforced concrete buildings in Adıyaman after Kahramanmaraş (Türkiye) Earthquakes on 6 February 2023, Engineering Failure Analysis, 156, 107799, https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107799.
14. Kamal M., İnel M., 2020. Sismik çarpışma olasılığı bulunan betonarme binalar için gerekli derz mesafesi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 27(3), 281-289.
15. Kamal M., İnel M., 2021. Orta yükseklikteki betonarme binalarda çekiçlemenin deplasman talepleri üzerindeki etkileri, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 27(6), 703-710.
16. Karabulut M., Kartal M.E., Özil E., Ünlü R., 2018. Betonarme Binalarda Deprem Derz Mesafesinin İncelenmesi, Natural and Applied Sciences Journal, 1(1), 39-45.
17. Karaton M., Osmanlı Ö.F., Gülşan M.E., 2021. Numerical simulation of reinforced concrete shear walls using force-based fiber element method: effect of damping type and damping ratio, Bulletin of Earthquake Engineering, 19(14), 6129-6156.
18. Karaton M., Osmanlı Ö.F., Awla H.A., 2023. Comparison of ACI-318 and TS-500 codes for nonlinear seismic analysis of RC structures using force-based fiber element approach, Structures, 57, 105291, Elsevier.
19. Koşar Avcı V., 2024. Düşük ve orta yükseklikteki binalarda zemin sınıfı ve lokasyonun yeterli derz mesafesi üzerindeki etkileri, Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
20. Mertol H.C., Tunç G., Akış T., Kantekin Y., Aydın İ.C., 2023. Investigation of RC buildings after 6 February 2023, Kahramanmaraş, Türkiye earthquakes, Buildings, 13(7), 1789.
21. Ozturk M., Arslan M.H., Korkmaz H.H., 2023. Effect on RC buildings of 6 February 2023 Turkey earthquake doublets and new doctrines for seismic design, Engineering Failure Analysis, 153, 107521.
22. Özmen A., İnce O., Taş Ö.F., Atar M., Ozbulut O.E., Sayın E., 2024. Seismic performance assessment of structures in Malatya Province after 6 February 2023 Turkey earthquake sequences, Natural Hazards, 1-34.
23. SAP2000 v25, 2024. Structural Analysis and Design Software. Computers and Structures Inc., USA.
24. TADAS, 2025. Türkiye İvme Veritabanı ve Analiz Sistemi, T.C. İçişleri Bakanlığı - Afet ve Durum Yönetimi Başkanlığı - Deprem Dairesi Başkanlığı 2020, Erişim adresi: https://tadas.afad.gov.tr/login.
25. TBDY, 2018. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, 2018.
26. Yetkin M., Dedeoğlu I.Ö., Gülen T., 2024. February 6, 2023, Kahramanmaraş twin earthquakes: Evaluation of ground motions and seismic performance of buildings for Elazığ, southeast of Türkiye, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 181, 108678.
27. Yön B., Dedeoğlu İ.Ö., Yetkin M., Erkek H., Calayır Y., 2024. Evaluation of the seismic response of reinforced concrete buildings in the light of lessons learned from the February 6, 2023, Kahramanmaraş, Türkiye earthquake sequences, Natural Hazards, 1-37.