Empirical Evaluation of Periodic Calculations for Frame+Shear Wall Type of Reinforced Concrete Buildings According to TEC-2019 Standard

Abstract

Comprehensive changes have been made through TEC-2019 standard for the calculation and design of reinforced concrete structures. With the new earthquake standard that came into force in January 2019, it is now compulsory to use this standard in the design of new buildings. One of the changes made with the new standard is related to calculation of the natural vibration period of the buildings. An empirical formula is suggested to be applied for TEC-2019 under certain conditions. This new formula (T=Ct*HN 3/4), which is not in the TEC-2007 standard, can now be used instead of Rayleigh period calculation if the requirements are met in the standard. It is important to examine whether the proposed formula is applicable or not for the building period, which is very significant in the earthquake load calculation of the buildings. In this study, empirical formula and Rayleigh period formula given in the standard are analytically compared. In this comparison made by using ETABS building analysis program, 2-5 storey reinforced concrete frame + shear wall type dwelling and school building were taken into consideration according to different soil classes. In the analyzes, the base shear force in the ZA soil class for dwelling and school building for Rayleigh period is approximately 20-25% higher than that of the empirical formula in BYS7, and 8.5% higher in BYS8. Compared to BYS6, the base shear force from the empirical formula shows a rise between 7% and 19% of the base shear force from Rayleigh with respect to the increase of storey height. In this case and for safety condition it is recognized that empirical formula give higher base shear force than Rayleigh only for the case of BYS6. Therefore, it is suggested that the empirical formula proposed for BYS6, BYS7 and BYS8 should be re-evaluated and analyzed through different building models then a comprehensive assessment could be applied.

Keywords

• Reinforced concrete building,ETABS,period,TEC-2019

ÇERÇEVE+ PERDE TÜRÜ BETONARME BİNALARIN PERİYOD HESAPLARININ TBDY-2019 YÖNETMELİĞİNE GÖRE AMPİRİK OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

Betonarme yapıların hesap ve tasarımına yönelik TBDY-2019 yönetmeliği ile kapsamlı değişiklikler yapılmıştır. 2019 Ocak ayında yürürlüğe giren yeni deprem yönetmeliği ile beraber artık yeni yapılacak yapıların tasarımlarında bu yönetmeliğin kullanımı zorunlu hale getirilmiştir. Yeni yönetmelikle beraber yapılan değişiklerden biri de yapıların doğal titreşim periyodunun hesabı ile ilgilidir. TBDY-2019 yönetmeliği ile belirli şartlar altında ampirik bir formülün kullanılabileceği önerilmektedir. TDY-2007 yönetmeliğinde olmayan bu yeni formül (T=Ct*HN 3/4) artık yönetmelikte istenilen şartların sağlanması durumunda Rayleigh periyod hesabı yerine kullanılabilecektir. Yapıların deprem yükü hesabında oldukça önemli olan yapı periyodu için önerilen bu formülün uygulanabilir olup olmadığına yönelik incelemelerin yapılması önemlidir. Bunun için bu çalışmada yönetmelikte verilen ampirik formül ile Rayleigh periyod formülü analitik olarak karşılaştırılmıştır. ETABS yapı analiz programı kullanılarak yapılan bu karşılaştırmada 2-5 katlı betonarme çerçeve+perde tipi konut ve okul binası farklı zemin sınıflarına göre dikkate alınmıştır. Yapılan analizlerde konut ve okul yapısı için ZA zemin sınıfında Rayleigh periyodundan bulunan taban kesme kuvveti, ampirik formülden bulunan taban kesme kuvvetinden BYS7’de yaklaşık olarak %20-%25 daha fazla iken, BYS8’de %8.5 daha fazla çıkmaktadır. BYS6 için karşılaştırıldığında ampirik formülden bulunan taban kesme kuvveti, Rayleigh’ den bulunan taban kesme kuvvetinden kat yüksekliğinin artmasına bağlı olarak %7-%19 arasında artış göstermektedir. Bu durumda yönetmeliğin emniyetli tarafta kalma düşüncesiyle önermiş olduğu ampirik formül yalnızca BYS6 durumu için Rayleigh den daha yüksek taban kesme kuvveti verdiği görülmektedir. Dolayısıyla BYS6, BYS7 ve BYS8 için önerilen ampirik formülün yeniden değerlendirilmesi ve farklı yapı modelleri üzerinden analizlerin yapılarak geniş kapsamlı bir değerlendirmenin gerekliliği önerilmektedir.

Keywords

• Betonarme bina,ETABS,Periyod,TBDY-2019

References

1. Arslan, M.H. (2010) An evaluation of effective design parameters on earthquake performance of RC buildings using neural networks, Engineering Structures, 32(7), 1888- 98. doi:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2010.03.010.
2. Arslan, M.H. and Korkmaz, H.H. (2007) What is to be learned from damage and failure of reinforced concrete structures during recent earthquakes in Turkey?, Engineering Failure Analysis, 14(1), 1-22. doi:https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2006.01.003.
3. Erdik, M. (2001) Report on 1999 Kocaeli and Düzce (Turkey) earthquakes, Structural Control for Civil and Infrastructure Engineering, 149-186.
4. Sezen, H. and Whittaker, A.S. (2006) Seismic performance of industrial facilities affected by the 1999 Turkey earthquake, Journal of Performance of Constructed Facilities, 20(1), 28-36. doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0887-3828(2006)20:1(28).
5. Sezen, H. Whittaker, A.S. Elwood, K.J. Mosalam, K.M. (2003) Performance of reinforced concrete buildings during the August 17, 1999 Kocaeli, Turkey earthquake, and seismic design and construction practise in Turkey, Engineering Structures, 25(1), 103-14. doi:https://doi.org/10.1016/S0141-0296(02)00121-9.
6. Doǧangün, A. (2004) Performance of reinforced concrete buildings during the May 1, 2003 Bingöl Earthquake in Turkey, Engineering Structures, 26(6), 841-56. doi:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2004.02.005.
7. Arslan M.H. Olgun M, Köroğlu M, Erkan I, Köken A, Tan O. (2013) 19 May 2011 Kütahya–Simav earthquake and evaluation of existing sample RC buildings according to the TEC-2007 criteria, Natural Hazards and Earth System Sciences, 13(2):505-22. doi:https://doi.org/10.5194/nhess-13-505-2013.
8. Korkmaz S.Z. (2013) Observations on Van earthquake and structural failures, Journal of Performance of Concstructed Facilities, 29(1):04014033. doi: https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000456

9. Murat O. (2013) Field reconnaissance of the October 23, 2011, Van, Turkey, earthquake: Lessons from structural damages. Journal of Performance of Constructed Facilities. 2013; 29(5):04014125. doi:https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000532.
10. TBDY, (2019). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı İçin Esaslar. Ankara.
11. Erdem, M.M. ve Bikçe, M. (2017) Maksimum Azaltılmış Göreli Kat Ötelemelerinin Güncel (DBYBHY2007) ve Yeni Yönetmelik Taslağına (TBDY2016) Göre Mukayesesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(2), 253-62. doi:https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.358430.
12. Keskin, E. ve Bozdoğan, K.B. (2018) 2007 ve 2018 Deprem Yönetmeliklerinin Kırklareli İli Özelinde Değerlendirilmesi, Kırklareli Üniversitesi Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi. 4(1), 74-90. doi:https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.358430.
13. Özkat, S. ve Kuruşcu, A.O. (2019) Deprem Bölgelerinde yapılacak Yığma Yapıların Tasarımı Hakkında 2007 ve 2018 Deprem Yönetmeliklerinin Karşılaştırılması, 4.Uluslararası Bilimsel Araştırmalar Kongresi, Yalova. 117-129.
14. Nemutlu, Ö.F. and Sarı, A. (2018) Comparison of Turkish Earthquake Code in 2007 With Turkish Earthquake Code in 2018, International Engineering and Natural Sciences Conference (IENSC 2018), Diyarbakır. 568-76.
15. Tunç, DG. ve Tanfener,T. (2016) 2007 ve 2016 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliklerinin Örneklerle Mukayesesi, Ulusal Yapı Kongresi ve Sergisi Teknik Tasarım, Güvenlik ve Erişilebilirlik, Ankara.1-13.
16. Koçer, M. Nakipoglu, A. Öztürk, B. Al-hagri, MG. Arslan, MH. (2018) Deprem Kuvvetine Esas Spektral İvme Değerlerinin TBDY2018 ve TDY 2007'ye Göre Karşılaştırılması, Selçuk-Teknik Dergisi, 17(2), 43-58.
17. Öztürk, M. (2018) Türkiye bina deprem yönetmeliği ve Türkiye deprem tehlike haritası ile ilgili İç Anadolu Bölgesi bazında bir değerlendirme, Selçuk-Teknik Dergisi, 17(2), 31-42.
18. Crowley, H. and Pinho, R. (2004) Period-height relationship for existing European reinforced concrete buildings, Journal of Earthquake Engineering, 8(spec01), 93-119. doi:https://doi.org/10.1142/S1363246904001663.
19. Crowley, H. and Pinho, R. (2006) Simplified equations for estimating the period of vibration of existing buildings, First European conference on earthquake engineering and seismology, Geneva, Switzerland, 1-10.
20. Kose, M.M. (2009) Parameters affecting the fundamental period of RC buildings with infill walls, Engineering Structures, 31(1), 93-102. doi:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2008.07.017.
21. EAK, (2000). Greek code for Seismic Resistant Structures Organization for Earthquake Resistant Planning and Protection, Ministry of Environment Planning and Public Works, Greece (OASP).
22. NBCC, (2005). National Building Code of Canada, Canada. EC8, (2004). Design of structures for earthquake resistance - Part 1 : General rules, seismic actions and rules for buildings.
23. ICPSRDB, (2007). Iranian Code of Practice for Seismic Resistant Design of Buildings. BHRC Publication, BHRC Publication, Iranian.
24. Indian-Code, (2002). Criteria for Earthquake Resistant Design of Structures. Design of Structures, Indian.
25. SI-413, (2009). Design Provisions for Earthquake Resistance of Structures. The Standart Institution of Israel, Israel.
26. TDY, (2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. TC Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi, Ankara.
27. UBC, (1997). Structural Design Requirements Earthquake Design.
28. ABYYHY. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara. 1998:37.
29. Aksoylu, C. Arslan, M.H. (2019) Çerçeve Türü Betonarme Binaların Periyod Hesaplarının Farklı Ampirik Bağıntılara Göre İrdelenmesi, Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(2), 569-81. doi:https://doi.org/10.17798/bitlisfen.476312.
30. Paulay, T. and Priestley, M.N. (1992) Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings, Academic Press, Wiley New York.
31. Öztürk, T. (2005) Betonarme binalarda deprem perdelerinin yerleşimi ve tasarımı. İMO ilkbahar-yaz dönemi meslekiçi eğitim kursları, İstanbul.
32. Celep, Z. ve Kumbasar N. (2001) Betonarme Yapılar, İhlas Matbaacılık, Ankara.
33. Azimi, P. Hatice, G. Alhan, C. (2019) Zemin Büyütme Katsayılarının Betonarme Taşıyıcı Sistemlerin Sismik Performans Potansiyeline ve Maliyetine Etkileri, Teknik Dergi, 30(1), 8803-34. doi:https://doi.org/10.18400/tekderg.308431.
34. Özmen İ.G. (2008) Mod Birleştirme Yöntemi Sonuçlarının Eşdeğer Deprem Yüklerine Dönüştürülmesi, Teknik Dergi, 19(94):4509-20.
35. Şahin, A, Aksoylu, C, Arslan, M.H (2018) Comparative Analysis of Earthquake Loads on Reinforced Concrete Structures Using TSEC-2018 and TEC-2007, 13th International Congress on Advances in Civil Engineering, Çeşme-İzmir, 18-19.