Mevcut betonarme bir yapının sismik izolasyon ve geleneksel yöntemlerle güçlendirilmesinin sayısal olarak karşılaştırılması
Numerical comparison of the strengthening of a reinforced concerete building by seismic isolation and conventional method
Yazar: AYSU BIYIKLI
Danışman: PROF. DR. TURGAY ÇOŞGUN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında İstanbul ili Tuzla ilçesinde bulunan üç katlı ve öğrenci yatakhanesi olarak kullanılan, 1962 deprem yönetmeliği esas alınarak tasarlanmış mevcut bir kamu binasının performans esaslı analizi yapılmıştır. 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018 TBDY) kapsamında zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi kullanılarak yapının üç boyutlu (3D) nümerik modeli ETABS programında oluşturulmuştur. Performans seviyesi göçme durumunda çıkan mevcut kamu yapısı adına iki ayrı güçlendirme methodu tavsiye edilmiştir. Bunlardan ilkinde yeni yapısal elemanlar eklenmesi (betonarme perde duvar ile güçlendirerek) tavsiye edilmiştir. Yöntemlerden diğerinde ise yapıyı zeminden gelen titreşimlerden yalıtmak amacıyla sismik izolatör kullanımı tavsiye edilmiştir. Elde edilen bulgular çerçevesinde sismik izolatörlü modelde; geleneksel yöntem ile güçlendirilen modele göre taban kesme kuvveti, kat kesme kuvveti, kat ivmeleri ve göreli kat ötelemeleri gibi dinamik parametrelerde belirgin azalmalar oluştuğu belirlenmiştir. 
Mevcut yapı ve güçlendirilmiş yapı modelleri, doğrusal olmayan analizin gerektiği DD-1 ile DD-3 deprem seviyeleri göz önünde bulundurularak oluşturulmuştur. "Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018) : Bölüm 15 – Deprem Etkisi Altında Mevcut Bina Sistemlerinin Değerlendirilmesi ve Güçlendirme Tasarımı İçin Özel Kurallar" kapsamında mevcut yapı kapsamlı bilgi düzeyi esas alınarak incelenmiştir. Yapıda kullanılan beton ve çelik malzemelerin özellikleri mevcut binadan tahribatlı ile tahribatsız yöntemle alınan numune sonuçlarına göre hesaplanmıştır. Şekil değiştirmeye göre tasarım çerçevesinde, binanın doğrusal olmayan davranışını model almış olan nümerik modelde kolon ve kirişlerde yığılı plastik mafsal model kullanılmıştır. Perdelerde yayılı plastik mafsal model esas alınmıştır. Kirişlerin uç kısımlarına M3 eğilme mafsalı, kolonlara iki eksenli eğilme ile normal kuvvet etkileşimini dikkate alan P-M2-M3 mafsalı atanmıştır. Kolon ve kiriş kesitlerinin moment-eğrilik ilişkilerinin oluşturulması adına XTRACT programı kullanılmıştır. Göçme öncesi (GÖ) ile kontrollü hasar (KH) performans sınırları için plastik dönme değerleri bulunmuştur. Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Analiz (ZTA) yöntemi uygulanırken, Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) veritabanında bulunan tasarıma esas deprem yer hareketi düzeyine uygun deprem büyüklüğü, gerçek deprem ivme kayıtları, kaynak mekanizması, yerel zemin grubu, faya olan mesafelere dikkat edilmiştir. TBDY-2018'de yer alan basit ölçeklendirme yöntemi Seismeo-Match programı tarafından gerçekleştirilmiştir. On bir adet yer hareket ivme çifti, doğrultuları değiştirilerek binaya etki ettirilmiştir.
İki yüzeyli sürtünmeli sarkaç tipi sismik izolatörlü yapı modellenirken, "Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018): Bölüm 14-Deprem Etkisi Altında Yalıtımlı Bina Taşıyıcı Sistemlerinin Tasarımı İçin Özel Kurallar" kapsamında, tasarım depremi (DD-2) ile en büyük deprem (DD-1) ivme spektrumlarına uyarınca ölçeklendirilmiş olan deprem ivme kayıtları etkisinde zaman-tanım alanında doğrusal olmayan hesap esas alınmıştır. Yapıda kullanılacak iki yüzeyli sürtünmeli sarkaç tipi sismik izolatörün ön tasarımı yapılarak, modellemede kullanılacak yalıtım birimi parametreleri elde edilmiş ve modeller ilgili bulgular doğrultusunda oluşturulmuştur. Deprem parametreleri, AFAD Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması üzerinden elde edilmiştir. PEER veritabanından, DD-1 ile DD-2 deprem yer hareketi düzeyi doğrultusunda hesaplanmış olan yatay ivme spektrumuna uygun olan 11 tane deprem yer hareket ivme takımı 3 doğrultuda seçilmiştir. Seçilen deprem kaydı takımları DD-1 ile DD-2 deprem yer hareketi düzeyinde tek tek SeismoMatch programında ölçeklendirilmiştir.

Abstract:
In this thesis, performance based analiysis was performed on three (3)-storey available public building which located in the district of Tuzla, İstanbul, use student dormitory and was desined by using 1962 Earthquake Code. The scope of 2018 Türkiye Building Earthquake Code (2018 TBEC), three dimension (3D) numerical model of building which use time history non linear analiysis was created ETABS program. Two apart retrofitting methods were proposed for the available public structure that has a performance level of colapse. In the first method, it proposed to add new structual elements (strengthened with the reinforced concrete shear wall). In the second method, the use of seismic isolator was recommended to isolate the structure from the ground vibrations. It has been determined that there are significant reductions in dynamic parameters such as base force, story force, story accelerations and interstory drifts compared with double-surface friction pendulum type seismic isolators to reinforced concerete buıldıng by conventional method.
The available building and retrofitting building models were created taking into account the DD-1 with DD-3 eartquake level required by non lineer analysis. In the scope of "Turkey Building Earthquake Regulation (2018): Chapter 15 - Evaluation of Existing Building System Under the Influence Seismic Loads", structure was determine based Comprehensive Knowledge Level. The properties of the concrete and steel materials used are calculated according to the sample results taken with destructive and non-destruvtive method from the available building. Within the content of deformation-based design, the numerical model according to the nonlinear behavior of the building was created with the concentrated plasticity hinge model in beams and columns. Distributed plasticity hinge model based on shear walls. M3 moment hinge was appoint the ends of the beams, the P-M2-M3 hinge which can fıgure on normal force interaction was figure on columns. XTRACT program is used that create moment-curvature relations of column and beam sections. The plastic rotation values were calculated for Collapse Prevention (CP) with Life Safety (LS) performance limits. When Nonlinear Time History Analysis (NTHA) method was calculate, The horizontal earthquake acceleration records to be used in the analysis corresponding to the design earthquake ground motion level were choose from the real earthquake records in the Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) database which act on the earthquake magnitude, the source mechanism, local site class and the distance to the fault that. The simple scaling method in TBEC-2018 was performed by Seismo-Match program. As a result, eleven ground motion acceleration pairs were affected on the building by changing their directions.
When the structure with double-surface friction pendulum type seismic isolator modelled, In the scope of "Turkey Building Earthquake Regulation (2018): Chapter 14 Evaluation of Seismic Isolators Under the Influence Seismic Loads, structure was determine at Comprehensive Knowledge Level, Isolation unit added systems was based on by non-linear time-history analysis with using earthquake records that scaled according to design earthquake level (DD-2) with max earthquake level (DD-1) acceleration spectrums defined. The pre-designing of the double-surface friction pendulum type seismic isolator which is going to be used in the structure was made, after the insulation parameters which are planned to be used in the model were obtained and the models were formed within the direction of these data. Earthquake parameters were achieved from AFAD Turkey Earthquake Hazard Maps Interactive Web Application. Elevan ground motion acceleration sets by changing their 3 directions were choosed from the PEER database, which are appropriate for the horizontal acceleration spectrum calculated for the DD-1 with DD-2 earthquake ground motion levels.