Yerel zemin koşullarının sismik izolasyonlu binaların performansına etkisi
Effects of local soil conditions on the performance of seismically isolated buildings
Yazar: ADEM TEKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDA ÖNCÜ DAVAS ; DR. SİNAN SARĞIN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, yerel zemin koşullarının sismik izolasyonlu betonarme bir binanın sismik performansı üzerine etkisini incelemek amacıyla; Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018'de yer alan tarihi deprem kayıtlarının seçimi ve ölçeklendirilmesi hususları dikkate alınmıştır. Sismik yalıtımlı binanın izolasyon sisteminin ön tasarımı DD-1 ve DD-2 deprem düzeyine göre izolatör mekanik parametrelerinin nominal, alt ve üst sınır değerleri için ayrı ayrı yapılmış ve bir sonlu elemanlar yazılımı olan SAP 2000 aracılığı ile bina modeli oluşturulmuştur. Seçilen deprem kayıtları önce basit ölçeklendirme yöntemi ile ölçeklendirilmiş ve SAP 2000 yazılımında oluşturulan modele doğrusal olmayan zaman tanım analizleri kapsamında etkitilmiştir. Yerel zemin koşullarının sismik izolasyonlu binanın davranışına etkisini anlamak üzere geoteknik açıdan arazi ve laboratuvar deneyleri ile karakterize edilmiş bir saha için; basit  ölçeklendirmede seçilen aynı deprem kayıt takımları DeepSoil ve Plaxis 2D yazılımında bir boyutlu zemin tepki analizlerinde kullanılmak üzere tasarım (hedef) spektrumlarına tüm periyotlarda tam uyuşumlu hale getirilmiştir. İleri zemin bünye modellerinin kullanıldığı, yer altı suyu seviyesinin de dikkate alındığı efektif gerilme analizlerinin yanında; yer altı suyu seviyesinin hesaba katılmadığı toplam gerilme analizleri hem DeepSoil hem de Plaxis 2D'de gerçekleştirilmiştir. 
Her iki yazılımda, belirlenen temel seviyesinde ivme-zaman kayıtları kaydedilerek; SAP 2000 yazılımında kullanılacak formata dönüştürülmüştür. Dönüştürülen bu kayıtlarla, SAP 2000'de DD-1 ve DD-2 deprem düzeylerine göre oluşturulan nominal, alt ve üst izolasyon sistemi parametreleri dikkate alınarak oluşturulan modeller üzerinde doğrusal olmayan zaman tanım analizleri tekrar edilmiştir. Sismik izolasyonlu binanın performansı; yapısal tepki parametrelerinden pik taban deplasmanı, pik göreli kat ötelemesi oranı ve pik kat ivmesi sonuçları tüm durumlar altında irdelenmiştir. Buna göre, talep taban deplasman ortalama değerleri tüm durumlar için kapasite taban deplasman değerinin altında kalmıştır. Benzer şekilde, pik göreli kat öteleme oranları ortalaması, tüm analiz durumları için TBDY-2018'de tanımlanan kesintisiz kullanım (KK) limit değerinin altında kalmıştır. Pik kat ivmelerinin ortalama değerleri ise tüm analiz durumlarında; her ne kadar ulusal ve uluslararası yönetmeliklerde belirtilmemiş olsa da ivmeye duyarlı cihazların deprem esnasında ve sonrasında işlevini sürdürebilmesini sağlayacak eşik ivme değerinin altında kalmıştır. Yerel zemin koşullarının dikkate alındığı zemin tepki analizlerinden elde edilen kayıtlarla yapılan sismik performans analizlerinde yapısal tepki parametreleri bazı deprem kayıtları altında farklılık göstermiştir.

Abstract:
Within the scope of this thesis, in order to investigate the effect of local soil conditions on the dynamic performance of a seismically isolated reinforced concrete building, the matters regarding selection and scaling of historical earthquake records in the Turkish Building Earthquake Code-2018 were taken into account. The preliminary design of the isolation system of the seismically isolated building was determined separately for the nominal, lower and upper limit values of the isolator mechanical parameters according to the strong motion levels defined  as DD-1 and DD-2 in the code and the building model was created by means of SAP 2000, a finite element software. First of all, the selected earthquake records were scaled by applying the PGA scaling method and applied to the model created in SAP 2000 software for performing time domain analysis. For better understanding the effects of the local soil conditions on the seismically isolated building in a geotechnical manner, a geotechnically well-characterized site is modeled for 1D nonlinear site response  analysis by using both Plaxis 2D and DeepSoil. Moreover, the selected strong ground motions for the PGA scaling are subjected to full spectrum match process and then, in addition to effective stress analyses using advanced soil constitutive models, where the groundwater level is also taken into account, total stress analyses where the water level is excluded were performed in both DeepSoil and Plaxis 2D. In both software, acceleration-time records were recorded at the specified foundation level and converted into the format to be used in SAP 2000 software. With these converted records, nonlinear time domain analyses were repeated on the models created by considering the nominal, lower and upper isolation system parameters created according to the DD-1 and DD-2 earthquake levels in SAP 2000. The performance of the seismically isolated building was studied by analyzing the peak base displacement, peak relative storey drift ratio and peak storey acceleration results under all numerical analysis conditions. Accordingly, the average demand base displacement values remained below the capacity base displacement value for all cases. Similarly, the average values of peak relative storey drift ratios were below the continuing usage limit value defined in TBDY-2018 for all analysis cases. Although not specified in national and international regulations, the average values of peak floor accelerations were below the threshold acceleration value that will enable acceleration sensitive devices to service during and after the earthquake. In the seismic performance analyses runned with the records obtained from ground response analyses where local ground conditions were taken into account, structural response parameters differed under some earthquake records, specifically.