Bitişik betonarme binalar arasında oluşabilecek sismik etkileri önleyecek derz mesafesinin araştırılması
Investigation of the separation distance for preventing seismic effects on reinforced concrete buildings
Yazar: TOLUNAY İBRAHİMAĞAOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ARCAN YANIK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Deprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Ana Bilim Dalı / Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Deprem analizi = Earthquake analysis ; Deprem yönetmelikleri = Earthquake regulations ; Dinamik analiz = Dynamic analysis ; Mod birleştirme yöntemi = Mod merge method ; Yapı hareketleri = Building movement

Özet:
Bu tez çalışmasında, yapısal hareketlere karşı tasarımda dilatasyon boşluğu bırakmanın önemi irdelenmiş, tarihsel depremler ve bu depremler sonucunda oluşan hasarlar incelenerek yapısal hareketlere ve deprem kuvvetlerine karşı tasarımda herhangi bir önlem alınmadığı durumda ne gibi sonuçlar ortaya çıkacağı üzerinde durulmuştur. 
Yapı ve elemanlarını koruyabilmek için çeşitli nedenlerden oluşabilecek hasarları çok boyutlu bir çalışma ve analiz yaparak önlemek gerekmektedir. Tasarım sırasında yapılacak analizde dikkat edilmesi gereken unsurlar arasında başta deprem olmak üzere birçok yapısal hareket bulunmaktadır. Uygun derz boşlukları bırakılmasıyla yapının yapısal hareketlere karşı toleransını artırmak ve oluşabilecek birçok yıkıma karşı daha güvenli bir pozisyona geçmesini sağlamak mümkündür.
Bu tezde kat yükseklikleri ve dinamik karakterleri farklı bitişik iki bina ETABS programı ile Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-18) esaslarına göre ayrı ayrı modellenmiş ve deprem analizi yapılmıştır. Analiz sonuçlarında elde edilen deplasmanlara göre çarpışmaların önlenmesi için uygun deprem derz boşluğu bırakıldığı varsayılacaktır.
TBDY'de belirtilen şekilde deprem derzi araştırılırken sırasıyla önce azaltılmamış yerdeğiştirmeler kullanılarak hesaplama yapılarak bir sonuç elde edilecek daha sonra ise diğer maddede belirtilen şekilde yapıların dinamik karakterleri gözetilmeksizin sadece bina yüksekliklerini dikkate alan bir yaklaşım ile bir sonuç elde edilecektir.
Analiz sonucu elde edilen deplasman değerlerine göre belirlenen deprem derzi mesafesi ile TBDY deprem derzleri bölümünde verilen deprem derz mesafesi koşulları ile bulunan sonuçlar karşılaştırılacaktır. Deprem derz mesafesi için elde edilecek bu üç değer sonucunda uygulanması gereken deprem derzi mesafesi yorumlanacaktır. Modellenen iki bina arasında gerekli bulunan mesafe için uygun dilatasyon örneği kesit ve cephe görüntüleri ile örneklendirilerek konu detaylandırılmıştır.
Bu tez çalışması beş bölümden oluşmaktadır. Bunlardan birinci bölümde öncelikle deprem derzleri ve çarpışma konularında literatürde yapılmış çalışmalara yer verilmiş olup ardından yaşanmış depremler ve sonuçlarından detaylı bir şekilde bahsedilmiştir. Yapısal hareketlere neden olan deprem kuvvetleri ve bu kuvvetlerin etkisiyle bitişik nizam binalarda meydana gelebilecek çarpışma etkileri açıklanmıştır. 
Tezin ikinci bölümde ise analizde kullanılacak bina modelleri tanıtılmış ve modele ait malzemeler, kesitler, yüklemeler ve kat planları sunulmuştur. Ayrıca analiz verileri açıklanarak tasarım spektrumu gösterilmiştir. Analiz sonuçları da bu bölümde verilmiştir. 
Üçüncü bölümde öncelikle yapısal derzler açıklanmış olup daha sonra TBDY'de belirtilen deprem derzleri bölümü üzerinde mevcut modelde deprem derzi mesafesi araştırılmıştır. Bulunan sonuç ile mod birleştirme yöntemi ile yapılan dinamik analiz sonucunda binaların yapmış olduğu deplasman değerleri karşılaştırılmıştır. Dördüncü bölümde ise elde edilen sonuçlar ve öneriler sunulmuştur.

Abstract:
The space that allows the parts of the building to move independently from each other and separates these parts from each other is expressed as "movement joint" or "separation gap" in the literature.
In order to protect the structure and its elements, it is necessary to prevent damages that may occur due to various reasons by performing an extensive study and analysis. There are many structural movements, specifically earthquakes, among the elements to be considered during the design. By leaving optimal separation distances, it is possible to increase the tolerance of the structure against structural movements and to provide a safer position against many possible demolition.
In this thesis, the importance of leaving a joint gap in the design against structural movements and the damages caused by historical earthquakes were examined. Possible collision and pounding scenarios between adjacent buildings that can occur through various combinations were presented by the help of figures. The consequences that may arise if necessary precautions are not taken were explained.
Two adjacent buildings with different storey heights and dynamic characteristics were modeled separately with ETABS software in accordance with Turkish Seismic Code (TBDY-18). In addition, earthquake analysis was performed. The building models consisted of two adjacent blocks. During the design reinforced concrete columns with beam slab system were modeled as structural members. Reinforced concrete columns and beams were implemented to the system as frame elements. The cross-sectional dimensions were 30 cm x 60 cm for columns and 25 cm x 50 cm for beams. Although the mathematical model of the building was created in the computer environment, the foundation was not modeled. Fixed supports were defined at the nodal points where the ground floor columns rest instead of the foundation. 
The slabs were modeled as thin shell elements (shell-thin) in which shear deformations were ignored. In addition, it was assumed that the slab system operates as a rigid diaphragm, since there are no large gaps and similar slab discontinuities. The attic was also not considered in the model however it was reflected as a dead load on the roof slab. In these two buildings, which have equal floor areas, the floors have an area of 100 m2. Block A has 3 floors and Block B has 4 floors. These two blocks were placed symmetrically to each other.
Response spectrum analysis was carried out using the horizontal acceleration design spectrum according to TBDY 2018.  It was assumed that appropriate earthquake joint space was left in order to prevent collisions according to the displacements obtained in the analysis. 
In the earthquake joint space investigation, displacements obtained by response spectrum analysis were evaluated first. After that, the approach defined in TBDY 2018 which only takes building heights into account without considering the dynamic characteristics of the structures was implemented. Finally, the results of each analysis were compared and joint distances were determined. The subjects were detailed by exemplifying the dilatation sample suitable for the required distance between the two modeled buildings with cross-section and facade images.
The suggested joint gap was found to be 40.33 mm by using the average of the reduced displacements approach given in TBDY 2018 within the storey and the α value. 
Just considering the height of the building approach given in TBDY, 40 mm earthquake joint was calculated for the 9-meter building and 50 mm separation gap was calculated for the 12-meter building. 
The displacements were obtained with the undiminished spectrum values and the buildings were modeled separately. Thanks to the analysis results it was concluded that, it would be suitable to leave an earthquake joint distance of approximately 100 mm in y direction.
It was clearly seen that the results obtained with the empirical formulas specified in the regulations and the results of the detailed analysis are not matching with each other. It was also found that it would be accurate to conduct a detailed analysis for constructing safe structures.