Yüksek Binalarda Burkulması Önlenmiş Çaprazların Kullanımının Sismik Performansa Etkisi

Öz

Deprem performansının iyileştirilmesine yönelik yapısal sistemler olarak yaygın biçimde kullanılan burkulması önlenmiş çapraz (BÖÇ) sistemleri, süneklik ve enerji sönümleme kapasitesini artırarak yapısal güvenliği artırmaktadır. BÖÇ elemanlarının stratejik yerleşimiyle kesme kuvveti, moment ve yer değiştirme taleplerinde anlamlı azalmalar sağlandığı birçok çalışmada gösterilmiştir. Bu kapsamda, biri referans olmak üzere, farklı BÖÇ yerleşimlerine sahip iki modeli içeren toplam üç yüksek bina modeli oluşturulmuş ve Perform-3D yazılımı ile doğrusal olmayan zaman tanım alanı analizleri gerçekleştirilmiştir. Her bir model için elde edilen veriler, tescilli bir veri işleme yazılımı aracılığıyla değerlendirilmiş; göreli kat ötelemesi, kesme kuvveti, enerji tüketimi ve talep/kapasite oranı gibi performans göstergeleri açısından karşılaştırmalı analizler yapılmıştır. Bulgular, BÖÇ sistemlerinin yapının enerji sönümleme kapasitesini artırarak, taşıyıcı elemanlardaki plastik şekil değiştirme taleplerini azalttığını ve yapının sismik performansını artırmada başarı sağladığını göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

• Burkulması Önlenmiş Çapraz
• Yüksek Bina
• Sismik Performans

The Effect of Using Buckling-Restrained Braces on the Seismic Performance of High-Rise Buildings

Öz

Buckling-restrained brace (BRB) systems, which are widely used as structural systems for seismic performance enhancement, enhance structural safety by increasing ductility and energy dissipation capacity. Numerous studies have demonstrated that the strategic placement of BRB elements leads to significant reductions in shear force, moment, and displacement demands. In this context, three high-rise building models were developed, including one reference model and two models with different BRB configurations. Nonlinear time history analyses were conducted using the Perform-3D software. The data obtained for each model were processed using registered data analysis software, and comparative evaluations were carried out based on performance indicators such as inter-story drift, shear force, energy dissipation, and demand to capacity ratios. The findings indicate that BRB systems enhance the structure's energy dissipation capacity, reduce plastic deformation demands on structural members, and contribute effectively to improving the seismic performance of the building.

Anahtar Kelimeler

• Buckling Restrained Brace
• High-Rise Building
• Seismic Performance.

Kaynakça

1. 1. Ahmed, A.A., Öztürk, H. ve Aslan, T.A. (2025). Farklı kat yüksekliklerindeki binaların TBDY-2018 ve Eurocode-8’e göre karşılaştırmalı analizi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 40(2), 265-272.
2. 2. Nomanoğlu, Y.Z., Aslan, T.A. ve Temel, B. (2024). Farklı özelliklere sahip çok katlı binalarda deprem düzensizliklerinin irdelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 39(3), 647-666.
3. 3. Ünsal, İ. ve Şahan, M.F. (2022). Bodrum katlarda rijit bodrum perde tasarımının yapı davranışı üzerindeki etkisi. KSÜ Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(3), 305-307.
4. 4. Ünsal, İ., Balca, N. ve Şahan, M.F. (2022). Orta yükseklikteki binalar için TBDY 2018 yönetmeliğinde verilen taşıyıcı sistem tiplerinin doğrusal analiz yöntemi ile karşılaştırılması. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17, 431-446.
5. 5. Xu, G., Guo, T., Ni, X.Y., Zhi, G.L., Zhang, H.Y. & Dang, L.J. (2024). Breakthroughs in seismic isolation technologies for engineering structures. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 2650062.
6. 6. Symans, M.D. & Constantinou, M.C. (1999). Semi-active control systems for seismic protection of structures: A state-of-the-art review. Engineering Structures, 21(6), 469-487.
7. 7. Saaed, T.E., Nikolakopoulos, G., Papadopoulos, E. & Tzes, A. (2015). A review of the state of the art in structural control. Journal of Vibration and Control, 21(5), 919-937.
8. 8. Javidan, M., Assefa, J.D. & Kim, J. (2023). Seismic retrofit of low-rise structures using rotational viscoelastic dampers. Structures, 58, 105403.

9. 9. Li, T., Shu, S., Atasever, K., Dai, K., Çelik, O.C. & Tang, X. (2025). Seismic performance and fragility assessment of BRBFs subjected to earthquake main shock-aftershock sequences. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 199, 109672.
10. 10. Mochizuki, N., Murata, Y., Andou, N. & Takahashi, S. (1980). Studies on steel braces with hysteretic damper (in Japanese). Summaries of Technical Papers of Annual Meeting, Architectural Institute of Japan, Kinki Area, 3, 1913-1914.
11. 11. Rezazadeh, F. & Talatahari, S. (2020). Seismic energy-based design of BRB frames using multi-objective vibrating particles system optimization. Structures, 24, 227-239.
12. 12. Kumar, N.K., Kumuda, V., Sunny, K. & Pravin, G. (2021). Comparative study of conventional steel braces and buckling restrained braces in a high-rise RC building. International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), 9(7), 3363-3370.
13. 13. Zhai, Z., Liu, Y., Mercan, O., Zou, S. & Zhou, F. (2024). A hybrid buckling-restrained brace for enhancing the seismic performance of steel moment resisting frames. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 178, 108464.
14. 14. Binzet, R., Tüzün, C. & Erdik, M. (2014). Buckling-restrained braced frames for cost-effective retrofit: A case study. 2nd European Conference on Earthquake Engineering and Seismology (2ECEES), İstanbul, Türkiye.
15. 15. Ahmed, M., Tayyaba, S. & Ashraf, M.W. (2016). Effect of buckling restrained braces locations on seismic responses of high‐rise RC core wall buildings. Shock and Vibration, 2016(1), 6808137.
16. 16. Sy, J.A., Anwar, N., Aung, T.H. & Rayamajhi, D. (2014). Application of buckling restrained braces in a 50-storey building. International Journal of High-Rise Buildings, 3(1), 81-87.
17. 17. Kaveh, A., Mahdipour Moghanni, R. & Javadi, S.M. (2021). Optimal design of 3D special steel buckling-restrained braced structures. Structural Design of Tall and Special Buildings, 30(17), e1893.
18. 18. Hoseini, S.M., Parastesh, H., Hajirasouliha, I. & Ferdowsi, A. (2021). Structural design optimization of all-steel buckling-restrained braces using intelligent optimizers. International Journal of Steel Structures, 21(6), 2055-2070.
19. 19. Tunca, O. (2022). Design of buckling restrained steel braces using application programming interface between simulation and discrete optimization. Structures, 43, 752-766.
20. 20. Meshaly, M.E. & Abou-Elfath, H. (2022). Seismic response of RC frames equipped with buckling-restrained braces having different yielding lengths. AIMS Materials Science, 9(3), 359-381.
21. 21. Computers and Structures, Inc. (2006). PERFORM-3D: Nonlinear analysis and performance assessment for 3D structures-User guide. Version 4. Walnut Creek, CA.
22. 22. T.C. Kültür ve Turizm Bakanlığı. (t.y.). Yapı analiz süreçlerine yönelik yüksek performanslı veri işleme ve rapor görselleştirme sistemi (Faz-1) [Bilgisayar yazılımı]. STB P. Kodu 102970.
23. 23. Mander, J.B., Priestley, M.J.N. & Park, R. (1988). Theoretical stress-strain model for confined concrete. Journal of Structural Engineering, 114(8), 1804-1826.
24. 24. Kent, D.C. & Park, R. (1971). Flexural members with confined concrete. Journal of the Structural Division, 97(7), 1969-1990.
25. 25. Park, R. & Paulay, T. (1991). Reinforced concrete structures (Cilt 1). John Wiley & Sons, New York, 769.
26. 26. Powell, G.H. (2006). Nonlinear dynamic analysis capabilities and limitations. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 15(5), 547-552.