Mevcut betonarme binaların detaylı deprem performans analizi için basitleştirilmiş bir yöntem geliştirilmesi
Development of a simplified method for detailed seismic performance analysis of existing reinforced concrete buildings
Yazar: HARUN CEYLAN
Danışman: PROF. DR. ABDULHALİM KARAŞİN ; DOÇ. DR. BARIŞ ERDİL
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Depremler, tarih boyunca birçok ülkede büyük yıkımlara yol açarak insanlık üzerinde ciddi etkilere sahip olmuştur. Jeolojik kayıtlar ve tarihsel veriler dünyada depremlerin sürekli olarak meydana gelmeye devam edeceğini göstermektedir. Yapılan bilimsel çalışmalar dünya üzerindeki tüm ülkelerin deprem açısından farklı derecelerde risk altında olduğunu belirtmektedir. Ülke topraklarımızın yaklaşık %95'inin deprem olabilirliği açısından riskli bölgeler üzerinde olması, ülke nüfusunun da tamamına yakını bu bölgeler üzerinde yaşaması, ülkemizdeki yapıların depreme dayanıklı bir şekilde tasarlanmasının ve ülkemizdeki mevcut bina stokunun deprem performanslarının değerlendirilmesinin önemini daha da artırmaktadır. Dolayısıyla can ve mal kayıplarını minimize etmek, ülke ekonomisini korumak ve toplumdaki sosyolojik etkileri yönetmek için özellikle mevcut binaların deprem etkisi altındaki davranışının, diğer bir deyişle performansının belirlenmesi, daha sonra da olası bir yetersizlik durumunda gereken tedbirlerin alınması bir zorunluluk haline gelmektedir. Mevcut binaların deprem performanslarının belirlenmesinde deprem etkisiyle taşıyıcı elemanların her iki ucunda oluşan dönmelerin tahmin edilmesi ve yorumlanmasının karmaşık olmasından ötürü bu çalışmada deprem etkisiyle eleman uçlarında oluşacak dönmelerin deplasmanlarla ilişkilendirilmesi neticesinde deplasman temelli formülasyonlar geliştirilerek bina performansının tahmin edilmesinde kesme kuvveti (V) ve deplasman (D) tabanlı güvenilir bir yöntem geliştirilmesi amaçlanmıştır. VD yöntemi adı ile geliştirilen bu yöntem binaların doğrusal analizinden elde edilen kesme kuvveti ve buna karşılık gelen yatay deplasmanları kullanarak kesme kuvveti ve yatay deplasman kapasiteleriyle karşılaştırmaktadır. Çalışmada kesme kuvveti kapasitesi moment kapasitesinden, deplasman kapasitesi de kolon uçlarında oluşan eğrilikten hesap edilmiştir. VD yöntemine ait hasar sınırları ve hasar durumlarının belirlenmesinden sonra plastik mafsal uzunluğunun kolonların deprem performanslarını ciddi şekilde etkilediği tespit edildiğinden dolayı yapılan çalışma ile hem güvenli tarafta kalması hem de pratik olması açısından TBDY2018'de tanımlanan plastik mafsal boyu bu çalışmada referans olarak alınmıştır. Çalışma kapsamında simetrik ve düzenli geometriye sahip dört bina, mevcut bina şeklinde düzenlenmiş ve önerilen yöntemde, kullanılan formülasyonların temelleri atılmıştır. Daha sonra nispeten düzenli geometriye sahip üç adet ve düzensiz geometriye sahip asimetrik üç adet bina daha çalışmaya dâhil edilerek doğrusal performans analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda sekiz bina için VD Yöntemi ile TBDY2018 arasında %100 uyumun olduğu ancak aşırı düzensiz iki binada ise uyumun nispeten daha düşük olduğu bulunmuştur. Bu uyum göz önünde bulundurulduğunda VD Yönteminin bir alternatif deprem performans değerlendirme tekniği olabileceği görülmüştür. Ayrıca VD Yönteminin ülkemizde sıklıkla kullanılan yapısal analiz programları ile olan uyumları da incelenmiştir. Önerilen yöntemin diğer paket programlara nazaran daha güvenli tarafta kalmakla beraber çalışma kapsamında kullanılan paket programlarla genel olarak uyumlu çıktığı belirlenmiştir.

Abstract:
Earthquakes have had significant impacts on humanity, causing immense destruction in many countries throughout history. Geological records and historical data indicate that earthquakes will continue to occur worldwide. Scientific studies indicate that all countries are at varying degrees of risk when it comes to earthquakes. The fact that approximately 95% of our country's land is located in regions with a potential for earthquakes, coupled with the majority of the population residing in these areas, further emphasizes the importance of designing our structures to be earthquake-resistant and evaluating the seismic performance of our existing building stock. Minimizing loss of life and property, protecting the country's economy, and managing the sociological impacts within society all underscore the necessity of determining the behavior, or rather the performance, of existing buildings under earthquake effects, and subsequently taking the necessary measures in the event of potential inadequacy. The complexity associated with predicting and interpreting rotations occurring at the ends of structural elements under the influence of earthquakes has led to the development of drift-based formulations in this study. The aim was to develop a reliable method for predicting building performance by relating the rotations at the element ends to displacements, based on shear force (V) and displacement (D). This approach addresses the challenges in determining the seismic performance of existing buildings, as estimating and interpreting rotations caused by earthquake effects are intricate. After determining the damage limits and damage states within the framework of the VD method, it was observed in the study that the length of plastic hinges significantly affects the seismic performance of columns. In order to ensure both safety and practicality, the plastic hinge length defined in TBDY2018 was adopted as a reference in this study. Four buildings with symmetric and regular geometries to match the existing building shape within the scope of the study, and the foundations of the formulations used in the developed method were laid based on their interpretations. After analyzing three buildings with regular geometry and three buildings with irregular and asymmetric geometry, it was found that the VD Method showed 100% compatibility with TBDY2018 in eight buildings. However, the compatibility was relatively lower for highly irregular buildings. Considering this level of compatibility, the VD Method was identified as an alternative technique for assessing seismic performance. The compatibility of the VD Method with commonly used structural analysis software was also examined, revealing that the proposed method remained on the safer side compared to other software packages while generally producing compatible results.