The Effect of Different Heavy Overhang on Structural Performance in Reinforced Concrete Structures

Abstract

There are many structural factors that affect the earthquake performance of buildings. Heavy overhang is the one of these factors which made to increase the storey area on the storeys above the ground storey. Within the scope of this study, the effect of different heavy overhangs on the earthquake performance of the building was investigated, which are commonly used in reinforced-concrete (RC) structures. A sample RC building with no heavy overhangs was chosen as the reference building model for numerical analysis. The numerical analyses were carried out for a total of 16 structural models designed by adding heavy overhangs of different lengths and to different facades of the reference building model. The obtained results were compared with the results of the reference structure model without heavy overhang to reveal the heavy overhang effect. The period, base shear force, displacement and performance levels were obtained for each structural model. It has been determined that the base shear force, period and total mass increase with the increase of heavy overhangs, while the earthquake performance decreases. The obtained results clearly revealed that the earthquake performance was negatively affected with the increase in the amount of closed heavy overhang.

Keywords

• Overhang
• Performance
• Reinforced-concrete
• Structural analysis
• Earthquake

References

1. [1] A. Tabrizikahou, M. Hadzima-Nyarko, M. Kuczma, S. Lozančić, Application of shape memory alloys in retrofitting of masonry and heritage structures based on their vulnerability revealed in the Bam 2003 earthquake. Materials, vol.14 (16), 4480, 2021.
2. [2] G. Dogan, A.S. Ecemis, S.Z. Korkmaz, M.H. Arslan, H.H. Korkmaz HH, Buildings damages after Elazığ, Turkey earthquake on January 24, 2020. Natural Hazards, vol.109 (1), pp.161-200, 2021.
3. [3] O.F. Nemutlu, B. Balun, A. Sari, A. Damage assessment of buildings after 24 January 2020 Elazığ-Sivrice earthquake. Earthquakes and Structures, vol. 20(3), pp.325-335, 2021.
4. [4] E. Çelebi, M. Aktas, N. Çağlar, A. Özocak, M. Kutanis, N. Mert, Z. Özcan, 2013. October 23, 2011 Turkey/Van Ercis earthquake: structural damagesin the residential buildings. Natural Hazards, vol. 65(3), pp.2287-2310, 2013.
5. [5] R. Pekgökgöz, A. Gürel, F. Avcil, GAP YENEV Binasının Kısmi Göçmesinin İncelenmesi ve Güçlendirme Çalışmaları. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 12(2), pp.389-399, 2021.
6. [6] M.H. Arslan, H.H. Korkmaz, What is to be learned from damage and failure of reinforced concrete structures during recent earthquakes in Turkey?. Engineering Failure Analysis, vol. 14(1), pp.1-22, 2007.
7. [7] H. Bilgin, N., Shkodrani, M. Hysenlliu, H.B. Ozmen, E. Isik, E. Harirchian, Damage and performance evaluation of masonry buildings constructed in 1970s during the 2019 Albania earthquakes. Engineering Failure Analysis, vol.131, 105824, 2022.
8. [8] N., Ademović, M. Hadzima-Nyarko, N. Zagora, Seismic vulnerability assessment of masonry buildings in Banja Luka and Sarajevo (Bosnia and Herzegovina) using the macroseismic model. Bulletin of Earthquake Engineering, vol.18(8), pp.3897-3933, 2020.

9. [9] B. Özmen, H. Can, Ankara için deterministik deprem tehlike analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.31(1), pp.9-18, 2016.
10. [10] E. Işık, Ç. Sağır, Z. Tozlu, Ü.S. Ustaoğlu, Determination of urban earthquake risk for Kırşehir, Turkey. Earth Sciences Research Journal, vol.23(3), pp.237-247, 2019.
11. [11] A. Yakut, Preliminary seismic performance assessment procedure for existing rc buildings. Engineering Structures, vol.26(10), pp.1447-1461, 2004.
12. [12] E. Işık, Comparative investigation of seismic and structural parameters of earthquakes (M≥ 6) after 1900 in Turkey. Arabian Journal of Geosciences, vol.15(10), pp.1-21, 2022.
13. [13] H. Bilgin, M. Hadzima-Nyarko, E. Isik, H.B. Ozmen, E. Harirchian, (2022). A comparative study on the seismic provisions of different codes for RC buildings. Structural Engineering and Mechanics, vol.83(2), pp.195-206, 2022.
14. [14] B. Yön, O. Onat, M.E. Öncü, A. Karaşi̇n, Failures of masonry dwelling triggered by East Anatolian Fault earthquakes in Turkey. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol.133, 106126, 2020.
15. [15] M.F. Işık, E. Işık, E. Harirchian, Application of IOS/Android rapid evaluation of post-earthquake damages in masonry buildings. Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.7(1), pp.36-50, 2021.
16. [16] C. Aksoylu, A. Mobark, M.H. Arslan, İ.H. Erkan, 2020. A comparative study on ASCE 7-16, TBEC-2018 and TEC-2007 for reinforced concrete buildings. Revista de la Construcción, vol.19(2), pp.282-305, 2020.
17. [17] H. Ulutaş H, DBYBHY (2007) ve TBDY (2018) Deprem yönetmeliklerinin kesit hasar sınırları açısından kıyaslanması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.17, pp. 351-359, 2019.
18. [18] Ö.F. Nemutlu, B. Balun, A. Benli, A. Sarı, Bingöl ve Elazığ illeri özelinde 2007 ve 2018 Türk deprem yönetmeliklerine göre ivme spektrumlarının değişiminin incelenmesi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, vol.11(3), pp.1341-1356, 2020.
19. [19] E. Işık, A.E. Ulu, M.C. Aydın, A case study on the updates of Turkish rapid visual screening methods for reinforced-concrete buildings. Bitlis Eren University Journal of Science & Technology, vol.11(2), pp.97-103, 2021. [20] H. Sarı, Mevcut Betonarme Yapılardaki Tasarım Olumsuzluklarının Yapı Performansına Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Sakarya, 2010.
20. [21] A. Doǧangün, 2004. Performance of reinforced concrete buildings during the May 1, 2003 Bingöl earthquake in Turkey. Engineering Structures, vol.26(6), 841-856, 2004.
21. [22] M. İnel, H.B. Ozmen, H. Bilgin, Re-evaluation of building damage during recent earthquakes in Turkey. Engineering Structures, vol.30(2), 412-427, 2008.
22. [23] S. Tesfamariam, Z. Liu, Earthquake induced damage classification for reinforced concrete buildings. Structural Safety, vol.32(2), pp.154-164, 2010.
23. [24] S. Saatci, F.J. Vecchio, Effects of shear mechanisms on ımpact behaviorof reinforced concrete beams. ACI Structural Journal, vol.106-109, pp. 78-86, 2009.
24. [25] S.B. Öz, Kapalı Çıkma Düzensizliğinin Betonarme Yapıların Sismik Davranışına Etkilerinin Doğrusal Elastik Olmayan Analizle Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi, Osmaniye, 2019.
25. [26] M. İnel, M. Bucaklı, H.B. Özmen, Betonarme binalarda çerçeve süreksizliğinin yapı performansı üzerindeki etkileri. Uluslararası Sakarya Deprem Sempozyumu; 1-2 Ekim 2009, Sakarya, Türkiye, 2009.
26. [27] E. Meral, Kapalı çıkmalı betonarme binaların deprem davranışının değerlendirilmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.31(2), pp. 309-318, 2019.
27. [28] E. Meral, M. İnel, Düşük ve orta yükseklikteki betonarme binaların yapısal parametre özelliklerinin değerlendirilmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 22(6), pp.468-477, 2016.
28. [29] E. Işık, Z. Tozlu, Farklı değişkenler kullanılarak yapı performans puanının hesaplanması. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.4(2), pp.161-172, 2015.
29. [30] E. Işık, M.H. Özlük, E. Demir, H. Bilici, 23.10. 2011 Van depreminin Adilcevaz ilçesindeki etkilerinin gözleme dayalı incelenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol.1(1), pp.1-10, 2012.
30. [31] H.B. Özmen, 2005. Hızlı Değerlendirme Yöntemlerinde Kullanılan Parametrelerin Yapı Performansı Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Denizli, 2005.
31. [32] PDRB, 2019. The Principles of Determining Risky Buildings, Turkey Ministry of Environment and Urbanization Ankara, Turkey
32. [33] Ö.F. Nemutlu, Ö.F. 2018 Türk Deprem Yönetmeliklerinin ve Amerikan Deprem Yönetmeliğinin Deprem Hesapları Açısından Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye, 2019.
33. [34] M.A., Bülbül, E. Harirchian, M.F. Işık, S.E. Aghakouchaki Hosseini, E. Işık, A hybrid ANN-GA model for an automated rapid vulnerability assessment of existing RC buildings. Applied Sciences, 12(10), 5138, 2022.
34. [35] Ö.F. Nemutlu, A. Sarı, Comparison of Turkish Earthquake Code in 2007 with Turkish Earthquake Code in 2018. In International Engineering and Natural Sciences Conference (IENSC 2018), Diyarbakır (Vol. 568, p. 76), 2018.
35. [36] Ö.F. Nemutlu, A. Sarı, 2018 Yeni Türk Deprem Yönetmeliği ile Amerikan Deprem Yönetmeliklerinin deprem hesapları açısından karşılaştırılması. 5. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 8-11 Ekim 2019, Ankara, Türkiye, 2019.
36. [37] H.B. Özmen, M. İnel, B.T. Çaycı, 2011. Kapalı çıkma düzensizliğinin betonarme yapıların sismik davranışına etkilerinin değerlendirilmesi. Yedinci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı; 30 Mayıs-3 Haziran 2011, İstanbul, Türkiye, 2011.
37. [38] G. Özcebe, 2004. Deprem Güvenliğinin Saptanması için Yöntemler Geliştirilmesi. TÜBİTAK İÇTAG YMAÜ İ574-Araştırma Projesi Sonuç Raporu, Ankara, 2004.
38. [39] H. Sucuoglu, U. Yazgan, Simple survey procedures for seismic risk assessment in urban building stocks. Seismic Assessment and Rehabilitation of Existing Buildings, vol.29, pp:97-118, 2003.
39. [40] H.B. Özmen, M. İnel, B.T. Çaycı, 23 Ekim ve 9 Kasım 2011 Van Depremleri Yapısal Hasar Değerlendirme Raporu. Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği, Denizli, 2012.
40. [41] M, Inel, H.B. Ozmen, E. Akyol E, Observations on the building damages after 19 May 2011 Simav (Turkey) earthquake. Bulletin of Earthquake Engineering, vol.11, pp.255-283, 2013.
41. [42] M. Dogan, E. Unluoglu, H. Ozbasaran, Earthquake failures of cantilever projections buildings. Engineering Failure Analysis, vol.14, pp.1458-1465, 2007.
42. [43] A. Yakut, H. Sucuoğlu, B. Binici, E. Canbay, C. Donmez, A. İlki, B.Ö. Ay, Performance of structures in İzmir after the Samos Island earthquake. Bulletin of Earthquake Engineering, vol.20, pp.7793-7818, 2022.
43. [44] M. İnel, H.B. Özmen, B.T. Çaycı, Simav ve Van Depremleri (2011) yapı hasar nedenlerinin değerlendirilmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.19, pp.256-265, 2013.
44. [45] E. Isik, M.C. Aydin, A. Buyuksarac, 24 January 2020 Sivrice (Elazığ) earthquake damage sand determination of earth quake parameters in the region. Earthquakes and Structures, vol.19, pp.145-156, 2020.
45. [46] Ö. Yurdakul, B. Duran, O. Tunaboyu, Ö. Avşar Ö, Field reconnaissance on seismic performance of rc building safter the January 24, 2020 Elazığ-Sivrice Earthquake. Natural Hazards, vol.105, pp.859-887, 2021.
46. [47] E. Işık, The effects of 23.10.2011 Van earthquake on near-fieldand damaged on structures. International Anatolia Academic Online Journal Scientific Science, vol.2, pp.10-25, 2014.
47. [48] IdeCAD, 2022, ideYAPI Ltd. www.idestatik.com. Erişim tarihi:15.11.2021.