Comparison of Seismic Demands Obtained from Linear and Nonlinear Time History Analysis of Reinforced Concrete Buildings

Abstract

Seismic demands obtained from linear and nonlinear time history analyzes of low and mid-rise existing reinforced concrete buildings were compared in this study. A total of 144 analyzes were performed with 12 earthquake records taking into consideration both principal directions of 3-, 6- and 9-storey buildings. The parameters such as base shear force, roof drift and maximum interstory drift ratio of buildings were compared per the analysis results. The average base shear force ratio for 3-storey buildings was 1.19 and 1.24 in linear analysis and 1.61 and 2.88 times in nonlinear analysis higher than those of the 6- and 9-storey buildings, respectively. The average roof and interstory drift ratios show that the demands of 9-storey buildings are higher than values of 3- and 6-storey buildings. In linear analysis, the base shear force demands are calculated high whereas the roof and interstory displacement demands are computed high in nonlinear analysis.

Keywords

• Time history analysis
• Dynamic analysis
• Reinforced concrete buildings

Betonarme Binaların Doğrusal Elastik ve Doğrusal Elastik Olmayan Zaman Tanım Alanında Analizlerinden Elde Edilen Sismik Taleplerin Karşılaştırılması

Öz

Bu çalışmada düşük ve orta yükseklikteki mevcut betonarme binaların doğrusal elastik ve doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analizlerinden elde edilen sismik talepleri karşılaştırılmıştır. 3-, 6- ve 9- katlı binaların her iki asal doğrultusu dikkate alınarak 12 adet deprem kaydıyla toplam 144 adet analiz gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarına göre binaların taban kesme kuvveti, tepe noktası ötelenme ve maksimum göreli kat ötelenme oranı gibi parametreleri kıyaslanmıştır. 3-katlı binalara ait ortalama taban kesme kuvveti oranı 6- ve 9- katlı binalara göre sırasıyla doğrusal analizde 1.19 ve 1.24, doğrusal olmayan analizde ise 1.61 ve 2.88 kat fazla elde edilmiştir. Tepe noktası ve göreli kat ötelenmelerinin ortalamalarına bakıldığında, 9-katlı binaların deplasman taleplerinin 3- ve 6-katlılara oranla daha yüksek olduğu görülmüştür. Doğrusal analizde taban kesme kuvveti talepleri fazla doğrusal olmayan analizde ise tepe noktası ve göreli kat deplasman talepleri yüksek hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Zaman tanım alanında analiz
• Dinamik analiz
• Betonarme binalar

Kaynakça

1. Beşikçi, O. B. (2013). Düşük ve orta yükseklikteki yumuşak katlı binaların deplasman taleplerinin doğrusal elastik olmayan analizle tahmini, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, yüksek lisans tezi.
2. Bilgin, H. (2007). Kamu yapılarının deprem performanslarının doğrusal ötesi analiz yöntemleriyle değerlendirilmesi ve çözüm önerileri, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, doktora tezi.
3. Çelik, S. (2011). Düşük ve orta yükseklikteki binaların deplasman taleplerinin doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analizle tahmini, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, yüksek lisans tezi.
4. DBYBHY-2007. (2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara. Inel, M., Meral, E., & Ozmen, H.B. (2014). Seismic displacement demands of low and mid-rise rc buildings with nonlinear static and dynamic analyses. Second European Conference on Earthquake Engineering and Seismology, August 25-29, 2014, Istanbul.
5. Inel, M., & Meral, E. (2016). Seismic performance of rc buildings subjected to past earthquakes in Turkey. Earthquakes and Structures, 11(3): 483-503.
6. İnel, M., Çelik, S., Özmen, H. B., & Önür, Ö. (2011). Betonarme binaların deplasman taleplerinin 3-B doğrusal elastik olmayan dinamik analizle değerlendirilmesi. 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 11-14 Ekim 2011, Ankara.
7. İnel, M., Meral, E., & Özmen, H.B. (2013). Betonarme binalarda eşdeğer tek serbestlik dereceli sistem ve 3-B doğrusal elastik olmayan dinamik analiz deplasman taleplerinin karşılaştırılması. 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 25-27 Eylül 2013, Hatay.
8. Mander, J.B., Priestley, M.J., & Park, R. (1988). Theoretical stress-strain model for confined concrete. Journal of Structural Engineering, 114(8): 1804-1826.

9. Meral, E. (2010). Düşük ve orta yükseklikteki betonarme yapıların sismik deplasman taleplerinin değerlendirilmesi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, yüksek lisans tezi.
10. Önür, Ö. (2011). Düşük ve orta yükseklikteki betonarme yapıların deplasman taleplerinin doğrusal elastik zaman tanım alanında analizle belirlenmesi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, yüksek lisans tezi.
11. Özer, E., Kamal, M., & İnel, M. (2017). Comparison of linear and nonlinear seismic behavior of 2D and 3D rc buildings. International Journal of Engineering & Applied Sciences, 9(4): 17-27.
12. Özmen, H.B. (2011). Düşük ve orta yükseklikteki betonarme yapıların deprem performanslarını etkileyen faktörlerin irdelenmesi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, doktora tezi.
13. Peer. (2011). Pacific Earthquake Engineering Research Center, http://peer.berkeley.edu (Erişim tarihi: 10 Ekim 2021).
14. SAP2000 V-19. (2017). Integrated finite element analysis and design of structures basic analysis reference manual. Computers and Structures Inc., Berkeley (CA, USA).
15. SEMAp. (2008). Sargı etkisi modelleme analiz programı. Tubitak Proje No: 105M024.