ÖZEL TASARLANMIŞ ÇELİK ÇAPRAZLARIN BETONARME YAPILARIN DEPREM PERFORMANSINA ETKİSİ

Yıl 2018, Cilt: 6 Sayı: ozel, 163 - 174, 01.12.2018

Hasan Özkaynak Burak Adak Bayram Metehan Ağca

Öz

Deprem etkisi altındaki betonarme yapıların güçlendirilmesi ve deprem davranışlarının iyileştirilmesi için literatürde birçok yöntem bulunmaktadır. Mevcut yapıya betonarme perdeler eklenmesi veya kolonların mantolanması klasik olarak önerilen bu yöntemlerden bazılarıdır. Bu tip dayanım esaslı güçlendirme yöntemleri yapıların deprem dayanımlarını ve yanal rijitliklerini önemli derecede artırmaktadır. Yapılarda yanal rijitliğin artışı, aynı zamanda deprem talebini de artıran bir durumdur. Günümüzde, yapıların güçlendirilmesi için deprem talebinde ciddi değişikliğe gidilmeden deprem enerjisinin sönümlendiği yöntemler ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada betonarme bir yapının ucuz maliyetli metal sönümleyici elemanlar ilave ederek tasarlanmış özel çaprazlar kullanmak suretiyle güçlendirilmesi konusu ele alınmıştır. Seçilmiş olan deprem kayıtları etkisinde mevcut yapının ve çelik çaprazlı güçlendirilmiş yapının lineer olmayan dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Betonarme yapının çeşitli gözlerine metal sönümleyiciler eklendiği güçlendirilmiş durumda deprem davranışı kırılganlık eğrileri kapsamında değerlendirilmiştir. Mevcut yapıya metal sönümleyici ilave edilmesiyle, yapının deprem enerjisi tüketebilme özelliklerinde ve hasar görebilme olasılıklarında önemli seviyede iyileşmeler gözlenmiştir. Yapılan analiz sonuçları; maliyeti düşük olan bu çapraz elemanların, yapıların göreli kat ötelemesi ve kesme kuvvetleri istemlerini sınırlandırdığını ve deprem performansını artırdığını göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

Metal Sönümleyici, Deprem Performansı, Enerji Tüketimi, Göreli Kat Ötelemesi

Kaynakça

• [1] Kelly JM, Skinner RI and Heine AJ. Mechanisms of energy absorption in special devices for use in earthquake resistant structures. Bulletin of New Zealand National Society for Earthquake Engineering 1972; 5(3), 63-88.
• [2] Shen K. L. and Soong T. T., Chang K. C., Lai M. L. Seismic behaviour of reinforced concrete frame with added viscoelastic dampers. Engineering Structure 1995; 372-380.
• [3] Bergman DM, and Goel SC. Evaluation of cyclic testing of steel-plate devices for added damping and stiffness. University of Michigan, Ann Arbor Michigan, USA, Rep. No. UMCE 87-10., 1987.
• [4] Tsai KC, Chen HW, Hong CP and Su YF. Design of steel triangular plate energy absorbers for seismic resistant construction. Earthquake Spectra 1993; 19(3), 505-528.
• [5] Chan RWK., Albermani F. Experimental study of steel slit damper for passive energy dissipation. Engineering Structures 2008; 30, 1058–1066.
• [6] Chan R, Albermani F, and Williams M. Evaluation of Yielding Shear Panel Device for Passive Energy Dissipation. Journal of Constructional Steel Research 2009; 65, 260–268.
• [7] Shultz AE, and Magana RA. Seismic Behavior of Connections in Precast Concrete Walls. Proceedings of Mete A. Sozen Symposium 1996; American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, USA: ACI SP 162, pp. 273-311
• [8] Mazzolani FM.. Innovative metal systems for seismic upgrading of RC structures. Journal of Constructional Steel Research 2007; 64(2008), 882–895.
• [9] Alehashem SMS, Keyhani A, and Pourmohammad H. Behavior and Performance of Structures Equipped With ADAS & TADAS Dampers (a Comparison with Conventional Structures). The 14th World Conference on Earthquake Engineering; 12-17 October 2008; Beijing, China.
• [10] Oh SH, Kim YJ, Ryu HS. Seismic performance of steel structures with slit dampers. Engineering Structures 2009; 31, 1997-2008. [11] Sahoo DR, Rai DC. Seismic strengthening of non-ductile reinforced concrete frames using aluminum shear links as energy-dissipation devices. Engineering Structures 2010; 32, 3548–3557.
• [12] Maleki S, Bagheri, S. Pipe Damper, Part I. Experimental and Analytical Study. Journal of Constructional Steel Research 2010; 66, 1088-1095.
• [13] Maleki S, Mahjoubi S. Dual-pipe damper. Journal of Constructional Steel Research, 2013; 85, 81–91.
• [14] Karalis A, Georgiadi-Stefanidi KA, Salonikios TN, Stylianidis KC, Mistakidis ES. “Experimental and Numerical Study of the Behaviour of high Dissipation Metallic Devices for the Strengthening of Existing Structures”. Proceedings of the III ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering, COMPDYN 2011, Corfu, Greece, May 2011.
• [15] SAFECLADDING EU Project, Improved Fastening Systems of Cladding Panels for Pre-cast Buildings in Seismic Zones, 2012-2015.
• [16] TDY, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara 2007.
• [17] Özkaynak H., Model proposal for steel cushions for use in Reinforced Concrete frames. KSCE Journal of Civil Engineering, 2017; 21(7), 2717-2727
• [18] Güllü A., Ozkaynak H., Khajehdehı A., Gökçe T., Azizisales F., Bal İ.E., Smyrou E., Yüksel E., Karadoğan F. Derivation Of The Closed Form Equatıons For The Energy Dissipative Steel Cushions 14th World Conference on Seismic Isolation, Energy Dissipation and Active Vibration Control of Structures, San Diego, 9-11 September 2015, Ca USA.
• [19] Özkaynak H. Enerji Tüketebilen Çelik Yastıkların Tipik Bir Betonarme Çerçeve Davranışına Etkisi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 2017; 23(6), 637-645.
• [20] FEMAP695 (2009), Recomended methodology for quantification of building systemperformance and response parameters, Federal Emergency Management Agency, Redwood City, California.
• [21] SeismoStruct – A Computer Program for Static and Dynamic Nonlinear Analysis of Framed Structures, SeismoSoft, 2014.
• [22] Zahrah, T.F. Seismic energy absorption in simple structures. PhD Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana Illinois, 1982.
• [23] Özkaynak H. The effects of special metallic dampers on the seismic behavior of a vulnerable RC frame, Structural Engineering and Mechanics, An International Journal, 2017; 61(4), 483-496.
• [24] Papailia A. Seismic fragility curves for reinforced concrete buildings. MSc, University of Patras, Patras, Greece, 2011.
• [25] Jack W. Baker. Efficient Analytical Fragility Function Fitting Using Dynamic Structural Analysis. Earthquake Spectra: February 2015; 31(1), 579-599.