Mevcut ve güçlendirilmiş betonarme bir binanın deprem güvenliğinin doğrusal ve doğrusal olmayan elastik yöntemlerle belirlenmesi
Seismic performance of an existing and a retrofitted reinforced concrete building using linear and nonlinear elastic analysis procedures
Yazar: HASAN ÖZEK
Danışman: PROF. DR. METİN AYDOĞAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme = Reinforced concrete ; Betonarme binalar = Reinforced concrete buildings ; Betonarme kiriş = Reinforced concrete beam ; Betonarme kolon = Reinforced concrete column ; Betonarme perdeler = Reinforced concrete shear walls ; Betonarme yapılar = Reinforced concrete structures ; Doğrusal olmayan analiz = Nonlinear analysis ; Eşdeğer yük yöntemi = Equivalent load method ; Güçlendirme = Strengthening ; Pushover analiz = Pushover analysis

Özet:
Bu çalışmada, Bursa ilinin Kestel ilçesinde yer alan 5 katlı betonarme bir bina tasarım depremi ve en büyük deprem yükleri etkisinde incelenmiş, sonra değerlendirilmiştir. Yapı Kuzey-Güney ve Doğu-Batı yönlerinde perde ve çerçevelerden oluşan taşıyıcı sisteme sahiptir. Bina 2007 Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkındaki Yönetmelik'e göre değerlendirilmiş, ayrıca bir güçlendirme önerisi yapılarak çalışmanın ikinci bölümünde güçlendirilmiş hali ile değerlendirilmiştir.Yüksek deprem etkilerinin taşıyıcı sistemden yüksek süneklik istemi dolayısıyla, her bir yapısal elemanda özel detaylandırma gerektirmektedir. Her bir yapısal elemandaki süneklik ve bütün olarak taşıyıcı sistemin sünekliğinde belirleyici etkenler; yapısal elemanlardaki ve düğüm noktalarındaki habersiz kesme göçmeleri (özellikle enine donatı ile sağlanan sarılma etkisi), çekmeye çalışan bölgelerdeki çeliğin ve basınç bölgesindeki betonun sınır değerleri şeklinde sıralanabilir.Çalışmanın her bir ana bölümünün sonuçları tartışılmıştır. Bu kapsamda, takip eden değerlendirme işleminin her bir bölümünde, en büyük deprem ve tasarım depremi etkisindeki yapının davranışı şu ana hatlar ile sunulmuştur: deprem kuvvetlerinin belirlenmesi ve hesaplanması, yapısal analiz ve yapı davranışının yorumlanması, yapısal elemanların değerlendirilmesi ve son olarak, bina davranışının değerlendirilmesi.İzleyen bölümlerde, betonarme yapıların deprem güvenliğinin belirlenmesi ve performansa dayalı tasarım kavramı ana hatları özetlenmiştir. Ayrıca, Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi, Davranış Spektrumu Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi gibi statik ve dinamik çözümleme yöntemleri özetlenmekle kalınmamış çözümde birbirilerine göre artıları ve eksileri belirtilmiştir.Burulma düzensizliği bulunan yapının 3-boyutlu matematik modeli kurulmuş, Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi kullanılarak çözümlemesi yapılmıştır. Değerlendirme işlemi ise doğrusal elastik ve doğrusal elastik olmayan olmak üzere iki bölümde sunulmuştur. Kolon ve kirişlerin doğrusal olmayan davranışında yığılı plastik davranış modeli esas alınmıştır.Çoklu performans hedefi olarak, güçlendirilmiş binanın tasarım depreminde Hemen Kullanım Performans Düzeyini, en büyük depremde Can Güvenliği Performans Düzeyini karşılaması amaçlanmıştır.Yapısal çözümlemeler ETABS v9.1.6 yazılımı kullanılarak yapılmış, kolonların eksenel normal kuvvet-moment etkileşim diyagramları ile kirişlerin moment taşıma kapasiteleri Microsoft Excel'de hazırlanan elektronik tablolar ve XTRACT yazılımı ile doğrulamalar yapılarak belirlenmiştir.Son bölümde, sonuçlar tartışılmış ve ana hatları ile sıralanmıştır.

Abstract:
In this study, a 5-story reinforced concrete building that located in Kestel, Bursa was analyzed and then evaluated for both high and moderate seismic loadings. The dual system that composed of a combination of frames and shear-walls was used for resisting lateral forces in both N-S and E-W directions. The building was assessed by linear and nonlinear static procedures based on the view of the 2007 Turkish Seismic Code and the conceptual retrofit design of actual administrative and residential building was presented at the second part of study.Due to the higher seismicity and higher demand for system ductility, providing ductility requires special detailing of each structural member. The determining untimely shear failures (especially confinement with transverse reinforcement) in members and joints, and the limits on steel in tension and concrete in compression are identifying factors for ductility of each members and overall system ductility.Each principal section of dissertation was followed by discussion. In this context, the following portions of the evaluation process were presented in varying amounts of detail for the response of structure under both high and moderate levels of seismicity such as development and computation of seismic forces, structural analysis and interpretation of structural behavior subjected to seismic loads, evaluation of structural members and lastly, evaluation of response of building.In the following chapters, the key points of performance-based design and seismic performance evaluation for reinforced concrete structures, static and dynamic analysis techniques such as Equivalent Lateral Force analysis (ELF), modal-response-spectrum analysis (RSA) and modal-response-history (RHA) analysis was not only summarized, but also pros and cons of analysis procedures also noted.The moderately irregular structure, which modeled in three dimensions, was analyzed using equivalent lateral force analysis that compared with modal-response-spectrum analysis. The assessment was presented in two parts: linear elastic response and nonlinear elastic response. The lumped-plasticity model was used for simulating nonlinear response of columns and beams.Multiple demand levels were intended for evaluation process: a building performance level of Immediate Occupancy (IO) for the Design Earthquake, and the building performance level of Collapse Prevention (CP) for the Maximum Earthquake.The structural analysis was carried out using the ETABS Building Analysis Program. Column capacity and interaction curves and beam moment capacity were computed using Microsoft Excel, with some verification using the XTRACT Cross Sectional Analysis Program.Methodology, theory and final discussion of key findings were listed in the final chapter of this study.