Yer hareketi kaydı ölçeklendirme yöntemlerinin orta yükseklikteki betonarme binaların deprem performansına etkisi
The effect of the scaling methods of ground motion records on the seismic performance of mid-rise RC buildings
Yazar: YASEMİN YILDIZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUZAFFER BÖREKÇİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme binalar = Reinforced concrete buildings ; Performans analizi = Performance analysis ; Yer hareketleri = Ground motions ; Ölçekleme = Scaling

Özet:
Yıkıcı depremlerin yaşandığı ve sismisitesi yüksek bir bölgede bulunan ülkemizde depreme dayanıklı yapı tasarımı ve mevcut yapıların deprem güvenilirliklerinin belirlenmesi önemli bir husustur. Büyük depremlerden dolayı yapılarda oluşan hasarların büyük yerdeğiştirmelerden kaynaklandığı bilinmektedir ve bu bağlamda ülkemizde kullanılan deprem yönetmeliği olan Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) 2018'de şekildeğiştirme esaslı değerlendirme yöntemleri önerilmiştir. Şekildeğiştirme esaslı değerlendirmede doğrusal ve doğrusal olmayan sistemlerde statik ve dinamik analiz yöntemleri ile eleman hasar seviyeleri ve binanın genel olarak performans seviyeleri elde edilmektedir. 
TBDY 2018'de, bir binanın deprem tepkilerinin elde edilmesinde önerilen yöntemler arasında "Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap" (ZTADOH) yöntemi, yapının gerçek deprem davranışına en yakın davranışı verebilen yöntem olarak kabul edilebilmektedir. Dinamik bir analiz yöntemi olan ZTADOH, yer hareketi ivme kayıtlarının sisteme doğrudan etki ettirilerek hareket denkleminin çözülmesi esasına dayanmaktadır. TBDY 2018'de belirtilen kurallara göre seçilen ivme kayıtları, aynı yönetmeliğin önerdiği tasarım depremi ile aynı şiddeti verebilmesi açısından tasarım spektrumuna ölçeklenerek sisteme dış yük olarak etki ettirilmektedir. TBDY 2018'de, bir yer hareketi kaydının tasarım spektrumuna ölçeklenmesi için "Basit Ölçeklendirme" ve "Spektral Uyuşum Sağlanacak Şekilde Ölçeklendirme" yöntemleri önerilmektedir.
Bu çalışmada, bu iki yöntem ile ölçeklendirilmiş kayıtlar kullanılarak elde edilen deprem tepkileri ve bina performansları belirlenmiş ve ölçekleme yöntemlerinin performansa etkisi incelenmiştir. Betonarme çerçevelerden oluşan orta yükseklikteki mevcut bir binanın deprem performansı, TBDY 2018'de belirtilen kurallara göre seçilen ve iki farklı yöntem ile tasarım spektrumuna ölçeklenen 11 adet yer hareketi kaydı çifti kullanılarak ZTADOH ile belirlenmiştir. SAP2000 analiz programında modellenen binada doğrusal olmama durumu, kolon ve kiriş uçlarına plastik mafsal tanımlanarak sağlanmıştır. Altı bölümden oluşan yüksek lisans tezinin birinci bölümü, konunun açıklanmasına ve konu ile ilgili çalışmaların gözden geçirilmesine ayrılmış, çalışmanın amacı ve hipotez hakkında bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde, performansa dayalı tasarım ve değerlendirme konusu açıklanmış ve konu hakkındaki TBDY 2018'de yer alan yaklaşımlara değinilmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde, deprem kayıtlarının seçilmesi ve ölçeklendirilmesi konusu detaylı olarak ele alınırken, dördüncü bölümde, bina modellemesine ilişkin aşamalar anlatılmış, doğrusal analiz ve şekildeğiştirme esaslı Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Analiz yöntem esasları açıklanmıştır. Beşinci bölümde ise analiz sonuçları paylaşılmış ve her iki ölçekleme yöntemi ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Son bölümde de bu çalışmada elde edilen sonuçlar değerlendirilerek önerilerde bulunulmuştur.
Bu tez kapsamında elde edilen sonuçlar dikkate alındığında, genel olarak basit ölçeklendirme ile ölçeklendirilmiş depremler kullanılarak elde edilen plastik dönmelerin, spektral uyuşum sağlayacak şekilde ölçeklendirme yöntemi kullanılarak ölçeklendirilmiş depremler için elde edilen dönmelere göre daha küçük olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In our country, which is located in a region with high seismicity where destructive earthquakes are experienced, earthquake-resistant design of structures and determination of earthquake reliability of existing structures are quite important. Since it is known that the damages to the structures due to severe earthquakes are the reason for large displacements. Displacement-based evaluation methods have been proposed in the Turkish Seismic Code for Buildings (TSCB) 2018. In the displacement-based evaluation, damage levels of the structural elements and overall performance levels of the building are obtained by using static and dynamic analysis methods for linear and non-linear systems. 
Among the methods proposed in TSCB 2018, the "Nonlinear Time History Analysis" (NTHA) method can be considered as the method that can give the closest response to the real earthquake behavior of the building in the estimation of earthquake responses of a building. NTHA, which is a dynamic method, is based on solving the equation of motion by directly affecting the ground motion acceleration records on the system. Acceleration records selected according to the rules specified in TSCB 2018 are scaled to the design spectrum to give the same intensity as the design earthquake recommended by the same regulation and affect the system as an external load. Two methods have been proposed by TSCB 2018 as "Geometric Means of Pairs of Ground Motions (simple scaling)" and "Spectrum-Matching of Ground Motions" for scaling a ground motion record to the design spectrum 
In this study, earthquake responses and performance of the building were obtained by using scaled records and the effect of scaling methods on the performance was evaluated. For this purpose, 11 ground motion record pairs were selected in terms of TSCB 2018 and scaled to the design spectrum by using two different scaling methods. After that, seismic performance of a mid-rise reinforced concrete frame existing building was obtained by performing NTHA with 11 records scaled to the design spectrum by using two different scaling methods. The building was analytically modeled via SAP2000 and non-linearity in the building was provided by defining plastic hinges at the ends of columns and beams. 
The first part of the master's thesis, which consists of six parts, aims to explain the subject, the review the studies on the subject, the purpose of the study, and information about the hypothesis. In the second part, the subject of performance-based design and evaluation are explained and the approaches in TSCB 2018 on the subject are mentioned. In the third part of the study, the selection and scaling of earthquake records are comprehensively discussed. In the fourth chapter, the stages of building modeling are explained, and the principles of linear analysis and displacement-based non-linear time history analysis are explained. The fifth section contains the results of the analyses and comparison of the plastic rotations of two different scaling techniques. The last part is the conclusion part of which the results are evaluated and feature suggestions are given.
As a result of this study, the plastic rotations obtained by using ground motion records scaled with the geometric mean technique are smaller than those of the records scaled with the spectral-matching technique.