Çelik taşıyıcı sistemlerin statik itme analizi yöntemi kullanılarak deprem performanslarının değerlendirilmesi
Determining the earthquake performance of steel frame structures by using the pushover analysis
Yazar: AHMET KEREM KÜLEKÇİ
Danışman: PROF. DR. NESRİN YARDIMCI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: ATC40 = ATC40 ; Pushover analiz = Pushover analysis

Özet:
Amerika Birleşik Devletleri'nin California Eyaletinde meydana gelen 1989 Loma Prieta ve 1994 Northrigde Depremleri'nin neden olduğu büyük hasar, deprem etkileri altında yeterli bir dayanımı öngören performans kriterlerine alternatif olarak, şekil değiştirme ve yer değiştirmeye bağlı daha gerçekçi performans kriterlerini esas alan yöntemlerin geliştirilmesi gereksinimini ortaya çıkarmıştır. Bu gereksinimi karşılamak amacıyla ATC ve FEMA tarafından çalışmalar yürütülmüş ve çeşitli raporlar yayınlanmıştır.Son yıllarda özellikle deprem bölgelerinde yapılan tasarımlarda binaların elastik ötesi davranışlarının incelenmesi büyük önem kazanmıştır. Sistemlerin deprem yükleri altında elastik ötesi davranışlarının incelenmesi ve değerlendirilmesi tasarım hakkında daha anlamlı sonuçlar ortaya çıkarmaktadır. Mevcut veya yeni yapılacak binaların deprem performansları kolayca belirlenebilmektedir.Bu hususlardan yola çıkarak bu tez çalışmasında farklı tipte çelik taşıyıcı sistemlerin deprem yükleri altında elastik ötesi davranışları incelenmiş, deprem performansları değerlendirilmiştir. Binaların performans seviyelerinin belirlenmesi için statik itme analizinden yararlanılmıştır.Tez beş bölümden oluşmaktadır.Birinci bölümde performansa dayalı tasarımın ortaya çıkış nedenleri açıklanmış, konunun amacı ve kapsamı belirtilmiştir. Çalışmanın amacı farklı çelik yapı taşıyıcı sistemlerin deprem performanslarının belirlenmesidir.İkinci bölümde performansa dayalı tasarım ve değerlendirme konuları detaylı olarak anlatılmıştır. Bina performans hedefi, taşıyıcı olan elemanlar ve taşıyıcı olmayan elemanlar için performans noktaları ve aralıkları açıklanmıştır. Ayrıca bu performans aralıklarında yapının durumu hakkında bilgilendirme yapılmıştır. Bunlarında yanında deprem hareketlerinden bahsedilmiştir. % 5 sönümlü elastik talep spektrumunun ATC 40'a göre elde edilmesi adım adım açıklanmıştır. Basitleştirilmiş doğrusal olmayan analiz yöntemlerinden ATC 40 kapasite spektrum yöntemi ve FEMA 273 yer değiştirme katsayısı yöntemi anlatılmıştır.Üçüncü bölümde taşıyıcı sistem davranış katsayılarının hesaplanması için ATC-19'da verilen yöntem açıklanmıştır. Taşıyıcı sistem davranış katsayısının hesaplanmasında kullanılan dayanım katsayısı, süneklik katsayısı ve fazlalık katsayısının tanımları yapılmış ve nasıl elde edildikleri anlatılmıştır.Dördüncü bölümde, tasarım detayları 2007 Türk Deprem Yönetmeliği'nde verilen 4 farklı tipte çelik taşıyıcı sistem modeli belirlenmiş, belirlenen bu sistemlerin analizleri yapılmış, Türk Yönetmeliklerine uygun olarak boyutlandırılmıştır. Boyutlandırılan sistemlerin statik itme analizi yöntemi ile kapasite eğrileri elde edilmiş, kapasite spektrum yöntemi ile performans noktaları belirlenmiştir. Belirlenen performans noktalarında sistemlerin istenen performans seviyesinde olup olmadıkları irdelenmiştir. Bu bölümde ayrıca, 4 farklı sistemin taşıyıcı sistem davranış katsayıları hesaplanarak 2007 Türk Deprem Yönetmeliği ile uyumu değerlendirilmiştir. Son olarak elde edilen sayısal sonuçlar verilmiştir.Beşinci bölüm bu tez çalışmasında elde edilen sonuçların açıklanmasına ayrılmıştır. Çalışmanın ana hatları, sayısal sonuçların değerlendirilmesi bu bölümde verilmiştir.

Abstract:
The big damage caused by 1989 Loma Prieta and 1994 Northrigde earthquakes in California, United States of America brings out the need of new more realistic methods based on performance criterias depending on diplacement and deformation, instead of performance criterias which foresee a sufficient resistance under the effects of the eartquakes. On the purpose of satisfying this need, some researches are carried out and some reports are published by the ATC and FEMA.In the last years, examining the nonlinear behaviour of the structures, especially at the seismic regions becomes more than an issue. Examining and evaluating the nonlinear behaviour of the systems under the earthquake loads reveal more significant design results. Earthquake performance of existing or new buildings are defined easily.Taking into account these improvements, in this thesis, the nonlinear behaviour of different steel frame structures are examined under the seismic loads. Pushover analysis are used to determine the performances of the structures.This thesis is consist of five chapters.In the first chapter, the causes of the need of developing performance based design are explained, the aim and the scope of the study are indicated. The aim of the study is defining the earthquake performance of different steel frame structures.In the second chapter, design and evaluation subjects based on perfomance are explained in details. Building performance target, performance points and intervals of structural and nonstructural members are mentioned. Also information about the situation of building between these intervals are given. Besides, earthquake movements are described. Obtaining 5 % damped elastic demand spectrum according to ATC 40 is explained step by step. Among the nonlinear analysis methods, ATC 40 capacity spectrum method and FEMA 273 displacement coefficient method are mentioned.In the third chapter, the method given in ATC-19 for evaluating the structural response modification factors are explained. The strength factor, ductility factor and redundancy factor used for evaluation of structural response modification factor are defined and derivation of these factors are explained.In the fourth chapter, four different steel frame system model in which the design details are given in the Turkish Seismic Code 2007 are defined and the defined systems are analyzed and designed in accordance with the existing code regulations. Capacity curves of the systems are obtained with the help of pushover analysis and the performance points are defined with the capacity spectrum method. At the defined performance points, the performance of the systems are examined if their performances are sufficient or not. Also in this chapter, the structural response modification factors of the systems are calculated and the conform with the 2007 Turkish Seismic Code is evaluated. Finally the numeral results are given.The fifth chapter covers the explanations of the results obtained in this thesis. Main parts of the study and the evaluation of the numerical results are given in this chapter.