Yapı-zemin etkileşimi dikkate alınarak binaların deprem davranışının belirlenmesi
Determination of earthquake behavior of buildings considering soil-structure interaction
Yazar: MUSTAFA TAHA ÇOBAN
Danışman: PROF. DR. BARIŞ SEVİM
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Yapı-zemin etkileşimi = Soil-structure interaction

Özet:
Mühendislik uygulamalarında, binaların ankastre mesnete sahip olduğu varsayılır ve yapı-zemin etkileşimi çoğu bina için genellikle dikkate alınmaz. Ancak, geçmişte yaşanan depremler yapı-zemin dinamik etkileşiminin binaların sismik davranışlarında meydana gelen olumsuz etkilerini göstermiştir. Bu etkilerin ortaya konabilmesi deprem mühendisliği açısından önemlidir. Bu çalışma ile yumuşak zeminde yer alan farklı yükseklikteki betonarme binaların dinamik davranışı yapı-zemin etkileşimi dikkate alınarak incelenmiştir.
Bu tez kapsamında, yüksek sünekliğe sahip 5- ve 10- katlı betonarme binalar, zemin etkilerinin göz önünde bulundurulduğu ve bulundurulmadığı durumlar için zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemiyle incelenmiştir. Yapı-zemin etkileşimi iki farklı yaklaşımla modellenmiştir. Bu yaklaşımlar, empedans fonksiyonları ile temsil edilen zemin yaylarının kullanıldığı altsistemler yöntemi ve zemin ile yapının birlikte modellenip analiz edildiği doğrudan yöntemdir. Betonarme binaların doğrusal olmayan davranışları kolon ve kiriş uçlarına tanımlanan plastik mafsallar ile modellenmiştir. 
Bu çalışmada TBDY-2018'in yerel zemin sınıflandırmasına göre ZE zemin sınıfında bulunan yumuşak zemin dikkate alınmıştır. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap için zemin sınıfı ile uyumlu 3 farklı deprem kaydı seçilmiş ve bu kayıtlar ölçeklendirilerek analizler gerçekleştirilmiştir. 
Çalışma kapsamında yapıların periyotları, kat yerdeğiştirmeleri, göreli kat öteleme oranları, taban kesme kuvvetleri ve yapı elemanlarının kesit hasar durumları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Analizler sonucunda, pratikte ankastre mesnetli kabul edilen yapıların sismik davranışlarının zeminin etkisi dikkate alındığında ve yapı yüksekliği arttığında olumsuz yönde değişebileceği görülmüştür. Özellikle yumuşak zeminlerdeki farklı yapıların sismik tasarımında dinamik yapı-zemin etkileşimi etkilerinin göz önünde bulundurulmasının gerekli olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In engineering applications, buildings are assumed to be fixed base and soil-structure dynamic interaction is usually not considered for most buildings. However, past earthquakes have shown the negative effects of the soil-structure interaction on the seismic behavior of buildings. Demonstrating these effects is important in terms of earthquake engineering. With this study, the dynamic behavior of reinforced concrete buildings of different heights resting on soft soil was investigated by considering the soil-structure interaction.
In this thesis, high ductility 5- and 10- storey reinforced concrete structures were investigated with nonlinear time history method for cases with or without soil effects. Soil-structure interaction is modeled by two approaches. These approaches are the substructure method using springs represented by impedance functions, and the direct method in which soil and structure are modeled and analyzed together. The nonlinear behavior of reinforced concrete buildings is modeled with plastic hinges assigned to the column and beam ends. In this study, soft soil in ZE soil class was considered according to the local soil classification of TBEC-2018.  
For the nonlinear time history analyses, three different earthquake records suitable for the soil class were selected and scaled, then analyzes were carried out.
Within the scope of the study, period, storey displacement, storey drift ratio, storey shear force and sectional damage of structural elements for different building models were examined comparatively. As a result of the analyses, it has been seen that the seismic behavior of the structures, which are considered to fixed base in practice, can change negatively when the effect of the soil is considered and the height of the structure increases. It is concluded that considering dynamic soil-structure interaction effects in seismic design of different buildings resting on soft soil classes is essential.