Zemin Kat Yüksekliği ve Kat Adedi Farklı Olan Betonarme Binalarda Sismik İzolatör Kullanımının Bina Davranışına Etkisinin İncelenmesi

Year 2023, Volume: 15 Issue: 2, 671 - 688, 14.07.2023

Ali Mert Özkan , Şenol Gürsoy , Zehra Şule Garip

https://doi.org/10.29137/umagd.1253099

Abstract

Türkiye’de binaların zemin katları genellikle dükkân, otopark, otomobil galerisi, banka, otel lobileri, depo vb. gibi amaçlarla kullanılmaktadır. Bu durumda da zemin katların yükseklikleri, normal katlara göre daha yüksek olmakta dolayısıyla zemin katın rijitliği üst katlara göre azalmaktadır. Rijitliği zayıf olan bu katlarda depremler sırasında ağır hasarlar oluşmaktadır. Bu çalışmada üç farklı bina formuna sahip ankastre mesnetli ve kurşun çekirdekli kauçuk izolatörlü betonarme binaların zemin kat yüksekliğindeki artışın yapısal davranışlarına etkileri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu makalede önce toplam kat alanları sabit tutularak üç farklı bina formuna ve farklı kat adedine sahip ankastre mesnetli betonarme bina modelleri oluşturulmuş ve söz konusu modellerin zemin kat yüksekliğinin farklı oranlardaki artışının yapısal davranışlarına etkileri araştırılmıştır. Daha sonra söz konusu bina modellerinin temeli ile kolonları arasına kurşun çekirdekli kauçuk izolatör yerleştirilerek sismik izolasyonlu bina modellerinin davranışları ankastre mesnetli bina modelleri ile karşılaştırmaktadır. Yapısal çözümlemelerden elde edilen bulgular sismik izolatörlü bina modellerinde zemin kat yüksekliğinin artması ile taban kesme kuvveti değerlerinin ve üst katlardaki göreli kat ötelenmelerinin ankastre mesnetli bina modellerine göre önemli ölçüde azaldığını ortaya koymaktadır.

Keywords

Betonarme yapılar, sismik izolasyon, yumuşak kat düzensizliği

Investigation of the Effect of Seismic Isolator Use on Building Behaviour in Reinforced Concrete Buildings with Different Ground Storey Height and Number of Storey

Abstract

Ground storeys of buildings in Turkey are usually used for purposes such as shops, car parks, car dealerships, banks, hotel lobbies, warehouses, etc. In this case, the heights of the ground storeys are higher than the normal storeys, so the stiffness of the ground storey decreases compared to the upper storeys. These storeys, which have weak rigidity, are heavily damaged during earthquakes. This study investigated the effects of the increase in ground storey height on the structural behaviours of reinforced concrete buildings with fixed support and lead core rubber insulators with three different building forms. In this article, firstly fixed support reinforced concrete building models with three different building forms and three different number of storeys by keeping the total storey areas constant was created. The effects on the structural behaviours of the increase at different rates of the ground storey height of these models were researched. Then, a lead-core rubber insulator is placed between the foundation and the columns of the aforementioned building models, and the behaviours of the seismic isolated building models is compared with the fixed support building models. The findings from the structural analyses reveal that with the increase in the ground storey height in the seismic isolator building models, the base shear force values and the relative storey drifts on the upper storeys decrease significantly compared to the fixed support building models.

Keywords

Reinforced concrete structures, seismic isolation, soft storey irregularity

References

• lasaf, E. & Öztürk, H. (2022). Sismik izolatörlü yapıların tasarımına etki eden faktörlerin incelenmesi, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10 (4): 2155-2164. doi: 10.29130/dubited.1089421
• Batur, M. E. (2005). Standart yapılarda sismik izolasyon, Yüksek Lisans Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze/Türkiye.
• Celep, Z. (2019). Deprem mühendisliğine giriş ve depreme dayanıklı yapı tasarımı, 7. Baskı, Beta Basım Yayın, 506-538, İstanbul/Türkiye.
• Çağlar, N., Garip, Z.Ş. & Ala, N.T. (2016). Investigation of the contribution of soil conditions to damage and failure of RC structures in Adapazarı, Academic Platform Journal of Engineering and Science, 4(2), 1-12.
• Çavdar, E. & Özdemir, G. (2018). Change in maximum isolator displacements due to change in orientation of scaled near field ground motion records, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33 (2): 585-598. doi:10.17341/gazimmfd.416367
• Garip, Z.Ş. & Dibekoğlu, Ş. (2023). Deprem etkisindeki betonarme binalarda dolgu duvarların davranışa etkilerinin incelenmesi, Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi (UMAGD), 15(2): 344-360. doi.org/10.29137/umagd.1178219.
• Güneş, N. & Ulucan, Z.Ç. (2020). Farklı tasarlanmış iki sismik yalıtımlı binanın karşılaştırılması, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 32 (1): 37-46. doi: 10.35234/fumbd.569792
• Gürsoy, Ş. & Öz, R., (2016). Yumuşak kat düzensizliğinin betonarme binaların deprem davranışına ve kaba inşaat maliyetine etkisinin incelenmesi, Uluslararası Doğal Afet ve Afet Yönetimi Sempozyumu (DAAYS’16), 2-4 Mart, Karabük Üniversitesi, Bildiriler CD’si, 243-250, Karabük/TÜRKİYE.
• Gürsoy, Ş., Öz, R. & Baş, S. (2015). Investigation of the effect of weak-story on earthquake behavior and rough construction costs of RC buildings, Computers and Concrete, 16(1), 141-161. doi:10.12989/cac.2015.16.1.141
• İnan, T., Korkmaz, K. and Cagatay, I.H. (2014). The effect of architectural form on the earthquake behavior of symmetric RC frame systems, Computers and Concrete, 13(2), 271-290. doi:10.12989/cac.2014.13.2.271
• Kirac, N., Dogan, M. & Ozbasaran, H. (2011). Failure of weak-storey during earthquakes, Engineering Failure Analysis, 18(2), 572-581. doi:10.1016/j.engfailanal.2010.09.021
• Komodromos, P. (2000). Seismic isolation for earthquake resistant structures, WIT Press, Southampton, UK. Korkmaz, A. & Uçar, T. (2006). Yumuşak kat düzensı̇zlı̇ğı̇nı̇n betonarme bı̇naların deprem davranışında etkı̇sı̇, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 11(2): 65-76.
• Naeim, F. & Kelly, J. M. (1999). Design of seismic isolated structures: From theory to practice, John Wiley And Sons, Inc, New York.
• Özer, E. & İnel, M. (2021). Sismik izolatörlerin betonarme konut binasının performansı üzerindeki etkileri, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 27 (3): 303-311.
• Özkan, A.M. (2022). Farklı zemin kat yüksekliğine sahip betonarme binalarda sismik izolatör kullanımının bina davranışına ve kaba inşaat maliyetine etkisinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Karabük/Türkiye.
• Özpalanlar, C. G. (2004). Depreme dayanıklı yapı tasarımında sismik izolasyon ve enerji sönümleyici sistemler, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul/Türkiye.
• Öztürk, H. (2022). Sismik izolasyonlu yapıların tasarımında kullanılan analiz yöntemlerinin karşılaştırılması, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 38 (1): 117-127.
• Ryan, K. L. & Chopra, A. K. (2004). Estimation of seismic demands on isolators in asymmetric buildings using non-linear analysis, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, (33): 395-418. doi.org/10.1002/eqe.355
• Soyluk, A. & Tuna, M. E. (2011). Düzensiz binalarda sismik taban izolatörü uygulamasının mimari tasarıma etkisi, Gazi Üniversitesi Mühendislik & Mimarlık Fakültesi Dergisi, 26 (3): 635-642.
• Sta4-Cad, (2021). Structural analysis for computer aided design, ver.14.1. www.sta.com.tr
• Şengel, H. S., Erol, H. & Yavuz, E. (2009). Sismik izolasyon tekniği ve kullanılışına ilişkin örnek uygulama, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 22 (2): 165-178.
• TBDY, (2019). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, 30364 Sayılı Resmi Gazete, Türkiye.
• Toprak, T. (2012). Burulma düzensizliği olan yapılarda sismik izolasyon kullanımının deprem yükleri altındaki davranışa olan etkisi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul/Türkiye.
• TS 498, (1997). Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değerleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara/Türkiye.
• TS-500, (2000). Betonarme yapıların tasarım ve yapım kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara/Türkiye.
• Yücesoy, A. (2005). Sismik izolatörler ile depreme dayanıklı yapı tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Mustafa KemaL Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Antakya/Türkiye.
• Zayas, V.A., Low, S.S., & Mahin, S.A. (1990). A simple pendulum technique for achieving seismic isolation, Earthquake Spectra, 6(2): 317-333. https://doi.org/10.1193/1.1585573