Comparetively Evaluation of Performance Levels at Building Earthquake Code of Turkey for Columns

Abstract

In the study, the performance levels based on the plastic rotation angle in the 2018 Building Earthquake Code of Turkey (BECT) were evaluated in comparison with the ASCE/SEI 41-17 column damage limits based on the probability of exceedance concept. For this purpose, numerical comparisions were carried out for the characteristic plastic rotation angles of 4725 column samples in terms of cross-section size, axial force level, shear force level confinement ratio, longitudinal reinforcement ratio and concrete strength. Cross-section size, axial load ratio and confinement ratio were the parameters that caused significant differences between the BECT and the ASCE approaches. The performance levels obtained from the BECT fulfilled the probabilistic risk levels stipulated in the ASCE for the majority of the investigated elements. However, it has been determined that the risk limits in the ASCE can be exceeded especially for the elements non-compliant with the BECT-2018 and extremely safe results can be obtained for certain elements.

Keywords

• RC column
• seismic performance level
• plastic rotation angle
• probability based damage limit

Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğindeki Performans Düzeylerinin Betonarme Kolonlar için Karşılaştırmalı Değerlendirilmesi

Abstract

Çalışmada, 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde (TBDY) plastik dönme açısını esas alan performans düzeyleri, ASCE/SEI 41-17’deki aşılma olasılığı esaslı kolon hasar sınırları ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Bunun için enkesit boyutu, eksenel kuvvet düzeyi, kesme etkisi, sargı/boyuna donatı oranı ve beton dayanımı bakımından farklı özelliklerde 4725 kolon örneğine ait karakteristik plastik dönme açıları için sayısal karşılaştırmalar yapılmıştır. Enkesit boyutu, eksenel kuvvet düzeyi ve sargı oranı, TBDY ve ASCE yaklaşımları arasında önemli farkların oluşmasına sebep olan parametreler olmuştur. TBDY’ye göre elde edilen performans düzeyleri, incelenen elemanların büyük bölümü için ASCE’de öngörülen olasılıksal risk düzeylerini sağlamıştır. Ancak, özellikle TBDY-2018 koşullarını sağlamayan elemanlar için ASCE’deki sınırların çok aşılabildiği ve belirli özellikteki elemanlarda aşırı güvenli sonuçlar elde edilebildiği belirlenmiştir.

Keywords

• Betonarme kolon
• deprem performans düzeyi
• plastik dönme açısı
• olasılık esaslı hasar sınırı

References

1. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, T.C. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara, 2018.
2. Structural Engineers Association of California (SEOAC), Performance Based Seismic Engineering of Buildings: Vision 2000, USA, 1995.
3. Applied Technology Council (ATC), Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings: ATC 40, Vol. 1, Washington DC., USA, 1996.
4. Federal Emergancy Management Agency (FEMA), NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings: FEMA 273, Washington, D.C., USA, 1997.
5. Comité Européen de Normalisation (CEN), European Standard EN 1998-3 Eurocode 8: Design of Structures for Earthquake Resistance–Part 3: Assessment and Retrofitting of Buildings, Bruxelles, 2005.
6. American Society of Civil Engineers, Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings: ASCE Standard ASCE/SEI 41-17, Reston, VA, USA, 2017.
7. American Society of Civil Engineers, Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings: ASCE Standard ASCE/SEI 41-06, Reston, VA, USA, 2006.
8. American Society of Civil Engineers, Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings: ASCE Standard ASCE/SEI 41-13, Reston, VA, USA, 2013.

9. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Ankara, 2007.
10. Priestley, M.J.N., Calvi, G.M., Concepts and Procedures for Direct Displacement Based Design and Assessment, Seismic Design Methodologies for the Next Generation of Codes,Proceedings of International Conference at Bled, Slovenia, A.A. Balkema, Rotterdam, 1997.
11. Priestley, M.J.N., Kowalsky, M.J. Direct Displacement-Based Seismic Design of Concrete Buildings, Bulletin of the New Zealand National Society for Earthquake Engineering, 33(4), 421-444, 2000.
12. Acun, B, Sucuoğlu, H., Betonarme Kolonların Şekildeğiştirme Performans Sınırlarının Deneysel Gözlemlerle Değerlendirilmesi.*İMO Teknik Dergi, 22(108), 5523-5541, 2011.
13. Kazaz İ., Gülkan P., Süneklik Düzeyi Yüksek Betonarme Perdelerdeki Hasar Sınırları. Teknik Dergi, 23(114), 6113-6140, 2012.
14. Özdemir, M.A., Kazaz İ., Özkaya, S. G., Evaluation of Deformation Limits in Codes for Reinforced Concrete (RC) Columns, 4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 11-13 Ekim, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir, 2017.
15. Fardis, M. N., Seismic Design, Assessment and Retrofitting of Concrete Buildings: Based on EN-Eurocode 8 (Vol. 8), Berlin, Springer, 2009.
16. Biskinis, D.E., Resistance and Deformation Capacity of Concrete Members With or Without Retrofitting, Doctoral Thesis, Civil Engineering Department, University of Patras, Patras, 2007.
17. Cansız, S., Aydemir, C., Arslan, G., Comparison of displacement capacity of reinforced concrete columns with seismic codes, Advances in Concrete Construction, 8(4), 295-304, 2019.
18. Değer, Z.T, Başdoğan, Ç., Nonlinear modeling and damage limits of reinforced concrete shear walls based on lumped plasticity behavior, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(2), 641-653, 2021.
19. Li, Y., Elwood, K.J., Hwang, S., Assessment of ASCE/SEI 41 Concrete Column Provisions using Shaking Table Tests. ACI Special Publication, 297, 1-22, 2014.
20. Ghannoum, W.M., Matamoros, A.B., Nonlinear Modeling Parameters and Acceptance Criteria for Concrete Columns. ACI Special Publication, 1, 1-24, 2014.
21. Ghannoum, W.M., Updates to Modeling Parameters and Acceptance Criteria for Non-Ductile and Splice-Deficient Concrete Columns, 16th World Conference on Earthquake Engineering, Santiago, Chile, No:1010, 2017.
22. Applied Technology Council, Recommended Modeling Parameters and Acceptance Criteria for Nonlinear Analysis in Support of Seismic Evaluation, Retrofit, and Design: NIST GCR 17-917-45, Applied Technology Council, Redwood City, CA, USA, 2017.
23. Eyitayo, O., Elwood K.J., Comparative Study on Acceptance Criteria for Non-Ductile Reinforced Concrete Columns. Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering, 51 (4), 2018.
24. Ghannoum, W.M. and B. Sivaramakrishnan, ACI 369 Rectangular Column Database, Network for Earthquake Engineering Simulation (database).
25. Haselton, C. B., Liel, A. B., Lange, S. T., Deierlein, G. G., Beam-Column Element Model Calibrated for Predicting Flexural Response Leading to Global Collapse of RC Frame Buildings. Berkeley, California: Pacific Earthquake Engineering Research Center, USA, 2008.
26. Ghannoum, W.M., B. Sivaramakrishnan, ACI 369 Circular Column Database, Network for Earthquake Engineering Simulation (database), 2012.
27. Türk Standartları Enstitüsü, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları :TS 500, Bakanlıklar, Ankara, 2000.