Depremde bina performansının doğrusal elastik olmayan yöntemler ile belirlenmesi ve yöntemlerin sonuçlarının karşılaştırılması
Determining performances of buildings under earthquake using non-lineer inelastik methods and comparison of results
Yazar: BARIŞ ŞAHİN
Danışman: DOÇ. DR. GÜRAY ARSLAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Deprem etkisi altında mevcut binaların yapısal performanslarının belirlenmesinde, dayanım (kuvvet) bazlı geleneksel yöntemlerin yerini, yerdeğiştirme ve şekildeğiştirme bazlı doğrusal elastik olmayan yöntemler almaktadır. Doğrusal elastik olmayan yöntemler kullanılarak, yapı sistemlerinin sünek davranışa ilişkin plastik şekildeğiştirme istemleri ile gevrek davranışa ilişkin iç kuvvet istemleri daha gerçekçi olarak belirlenebilmektedir. Doğrusal elastik olmayan analiz için önerilen yöntemler, Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi, Artımsal Mod Birleştirme ve Zaman Tanım Alanında hesap yöntemidir.Bu çalışmada Türk Deprem Yönetmeliği (2007) Bölüm 2 ve 3'e göre yeni olarak tasarlanan binaları, mevcut bina kabul ederek Türk Deprem Yönetmeliği Bölüm 7 de tanımlanan doğrusal elastik olmayan yöntemler kullanılarak belirlenen performans hedefleri ve sonuçları arasındaki farklılıkları üzerinde durulmuştur. Doğrusal elastik olmayan çözümlerde Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi seçilmiştir. Türk Deprem Yönetmeliği Bölüm 7 de tanımlanan Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi'nin kullanılabilmesi için, binanın kat sayısının 8'den fazla olmaması, herhangi bir katta ek dışmerkezlik gözönüne alınmaksızın doğrusal elastik davranışa göre hesaplanan burulma düzensizliği katsayısının 1.40 değerinden küçük olmalıdır koşulunu sağlaması ve gözönüne alınan deprem doğrultusunda hesaplanan birinci (hakim) titreşim moduna ait etkin kütlenin toplam bina kütlesine oranının en az 0.70 olması zorunludur. Çalışmada hedeflenen, Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yönteminin kullanılması için şart koşulan bu hususlar değiştirilerek oluşturulmuş yapılarda, her yapı için uygulanabilen Zaman Tanım Alanında Hesap yönteminin sonuçlarının doğruluğunun kabulü üzerinden yöntemlerin karşılaştırılmasıdır . Bu amaçla Türk Deprem Yönetmeliği'ne göre tasarımı yeni bina olarak yapılmış, burulma düzensizlikleri farklı 5 katlı ve 7 katlı olmak üzere seçilen dört bina esas alınmıştır.Yapılan çalışmalar sonucunda, Türk Deprem Yönetmeliği Bölüm 7 de tanımlanan doğrusal elastik olmayan değerlendirme yöntemlerinden Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile belirlenen kesit hasar bölgeleri ve performans seviyeleri, Türk Deprem Yönetmeliği'de verilen Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi koşullarına uyulduğunda, büyük oranda birbirine yakın sonuçlar vermektedir. Yapıya ait burulma düzensizliği arttığında, hakim titreşim moduna ait etkin kütlenin toplam bina kütlesine oranı azaldığında, doğrusal elastik olmayan bu iki değerlendirme yönteminin sonuçlarında büyük farklar oluşmaktadır.

Abstract:
Recently traditional methods, based on structural strength (force) are replaced by nonlinear methods based on deformation and displacement to determine the structural performance of existing buildings under eartquake effects. Plastic deformation demands related to ductile behaviour and internal stresses related to brittle behaviour of structural members can be calculated more realisticly by using non-linear methods. Incremental equivalent earthquake load, incremental modal superposition methods, non-linear time-history analysis are the suggested procedures for non-linear evaluation employing of systems.In this master of science thesis, the designed buildings according to 2007 Turkish Earthquake Structural Code regulations defined in Chapters 2&3, are assumed to be existing buildings, and performance levels and responses of these buildings are compared to non-linear elastic methods defined in 2007 Turkish Earthquake Code Chapter 7. Incremental equivalent earthquake load and non-linear time-history analysis are choosen for obtaining the structural responses of non-linear method. In order to use incremental equivalent earhquake load method which is defined in Turkish Earthquake Code chapter 7, story number should not exceed 8, torsinol irregularity coefficient have to be less than 1.40 ignoring the eccentricity, and the dominant vibration mode for the considered earthquake direction have to provide at least 0.70 of modal participating mass ratio. The aim of this study is comparing these two methods for the buildings which are designed by changing the conditions of incremental equivalent earhquake load method. To achieve this, four different buildings are designed with different torsional irregularities and story numbers.The conclusion of these studies, obeying the evaluation methods defined in the 2007 Turkish Eartquake Code, gives the results for both incremental equivalent earhquake load method and non-linear time-history analysis are quite at the same level. When torsional irregularity increases, and modal participating mass ratio decreases, hence the results are significantly different for both non-linear methods.