Sentetik yakın fay yer hareketleri etkisindeki sismik izolasyonlu binaların olasılıksal dinamik davranışına üstyapı esnekliğinin etkisi
Effect of superstructure flexibility on the probabilistic dynamic behavior of seismically isolated buildings under synthetic near-fault ground motions
Yazar: BİLAL BARAN
Danışman: PROF. DR. CENK ALHAN ; DR. HATİCE GAZİ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Deprem mühendisliği = Earthquake engineering ; Dinamik analiz = Dynamic analysis ; Güvenilirlik analizi = Reliability analysis ; Monte Carlo benzetimi = Monte Carlo simulation ; Olasılıksal güvenlik analizi = Probabilistic safety analysis ; Sismik taban yalıtımı = Seismic base isolation

Özet:
Bu tez, 119M804 no'lu TÜBİTAK projesi (Gazi, H., Alhan, C., Baran, B., 2021, Yakın-Fay Yer Hareketlerine Maruz Taban İzolasyonlu Binaların Güvenilirlikleri Üzerinde Belirsizlik Kaynaklarının ve Üstyapı Esnekliğinin Etkileri, TÜBİTAK-119M804) kapsamında gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasında yakın-fay yer hareketlerine maruz taban izolasyonlu binaların izolasyon sistemi, titreşime duyarlı ekipman ve yapısal sistem bütünlüğü açısından güvenilirliklerinin analizleri yapılmıştır. Bu analizler, Monte Carlo simülasyonları dâhilinde gerçekleştirilmiştir. Önceki çalışmalardan farklı ve özgün olarak bu çalışmada, yakın-fay yer hareketlerine maruz taban izolasyonlu binaların söz konusu güvenilirliklerinin analizinde, doğrusal olmayan izolasyon sistemlerine sahip, çok katlı ve gerçekçi üç boyutlu modeller kullanılarak; izolasyon sistemi ile yer hareketi parametrelerindeki belirsizliklerin yanı sıra üstyapı parametrelerindeki belirsizlikler de göz önünde bulundurulmuştur. Bunların yanı sıra, yine önceki çalışmalardan farklı ve özgün olarak, üst yapı esnekliği de dikkate alınmış olup; farklı üstyapı esnekliklerine, farklı izolasyon periyotlarına ve farklı izolasyon karakteristik kuvvet oranlarına sahip taban izolasyonlu binaların, farklı moment magnitüdü ve farklı fay mesafesi seviyeleri için üretilen sentetik yakın-fay yer hareketleri etkisindeki güvenilirlikleri incelenmiştir. Çalışma kapsamındaki doğrusal olmayan dinamik analizler, 3D-BASIS yazılımının (Nagarajaiah, S., Reinhorn, A.M., Contantinou, M.C., 1991, 3D-BASIS: A General Program for the Nonlinear Dynamic Analysis of Three Dimensional Base Isolated Buildings, USA) üstyapı, izolasyon sistemi ve yer hareketlerindeki belirsizlikleri dikkate alabilecek ve Monte Carlo simülasyonları dahilinde tekrarlı dinamik analizler gerçekleştirebilecek şekilde, anılan proje kapsamında modifiye edilen versiyonuyla gerçekleştirilmiştir. Güvenilirlik analizleri ise, binaların izolasyon sistemi, titreşime duyarlı ekipman ve yapısal sistem bütünlüğü açısından güvenilirliklerinin önce ayrı ayrı ve ardından birlikte ele alınması suretiyle iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda, üstyapı, izolasyon sistemi ve yer hareketi belirsizliklerinin birlikte dikkate alınmaları halinde, üstyapı esnekliğinin yakın-fay yer hareketlerine maruz taban izolasyonlu binaların izolasyon sistemi, titreşime duyarlı ekipman ve yapısal sistem bütünlükleri açısından güvenilirlikleri üzerindeki etkileri, -izolasyon sistemi periyodu, izolasyon sistemi karakteristik kuvvet oranı, deprem moment magnitüdü ve deprem fay mesafeleri ayrımları gözetilerek- istatiksel olarak ortaya konulmuştur.

Abstract:
This thesis is carried out within the scope of the project numbered 119M804 of TUBITAK (Gazi, H., Alhan, C., Baran, B., 2021, Effects of Uncertainty Sources and Superstructure Flexibility on the Reliability of Base-Isolated Buildings under Near-Fault Earthquakes, TÜBİTAK-119M804). In this thesis, the reliability analyses of the base isolated buildings under near-fault ground motions are carried out with regards to their isolation system, vibration sensitive equipment and structural system integrity. These analyses are carried out within Monte Carlo simulations. Different from the past studies, multi-story and realistic three-dimensional models with non-linear isolation systems are used in the reliability analyses of base-isolated buildings under near-fault ground motions by considering the uncertainties in the superstructure parameters in addition to the uncertainties in the isolation system and ground motion parameters. Besides, the flexibility of the superstructure is also taken into account different from the past studies. Thus, the subject reliabilities of base-isolated buildings with different superstructure flexibilities, different isolation periods and different isolation characteristic strength ratios are investigated under synthetic near-fault ground motions generated for different earthquake moment magnitudes and different earthquake fault distances. The nonlinear dynamic analyses are conducted out via the version of the 3D-BASIS academic software (Nagarajaiah, S., Reinhorn, A.M., Contantinou, M.C., 1991, 3D-BASIS: A General Program for the Nonlinear Dynamic Analysis of Three Dimensional Base Isolated Buildings, USA), which is modified within the scope of the aforementioned project in a way that could take into account the uncertainties in the superstructure, isolation system and ground motion parameters and perform iterative dynamic analyses within Monte Carlo simulations. Reliability analyses are carried out in two steps considering the isolation system, vibration sensitive equipment and structural system integrity reliabilities of the buildings first separately and then together. Thus, in the case that subject uncertainty sources are considered together, the effects of flexibilities of the superstructures on the isolation system, vibration sensitive equipment and structural integrity reliabilities of base-isolated buildings exposed to near-fault ground motions are revealed statistically by taking into account the differences in isolation system periods, isolation system characteristic strength ratios, earthquake moment magnitudes, and earthquake closest fault distances.