Yüksek binaların taşıyıcı sistemlerinin mimari form ve yapısal davranış açısından incelenmesi
Investigation of structural systems in high-rise buildings in terms of architectural form and structural behavior
Yazar: ERALP KAYA
Danışman: DOÇ. DR. TANER UÇAR
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilgisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Çalışmada yüksek binaların mimari form ve taşıyıcı sistem ilişkisinin irdelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle yüksek binalar için yükseklik sınırları incelenmiştir. Dünyanın ve Türkiye'nin en yüksek yüz binasının kullanım amacı, yapım yılı, kat sayısı ve yükseklikleri araştırılarak bu parametrelerin istatistiksel analizi yapılmıştır. Türkiye'deki ortalama yükseklik, dünya ortalamasının oldukça altındadır. Yüksek binalarda kullanılan taşıyıcı sistemler ağırlıklı olarak yapısal açıdan incelenmiş ve incelenen taşıyıcı sistemler kullanılarak inşa edilmiş yüksek binalardan örnekler verilmiştir. Yüksek bina taşıyıcı sistemlerinin aerodinamik tasarımında dikkate alınan rüzgar yükleri ve deprem yer hareketi etkisinde tasarımına yönelik özel kurallar incelenmiştir. Dünyanın en yüksek on binasının mimari formu irdelenmiş, yatay kuvvetlere karşı tasarımda alınan önlemler cephe formu ve taşıyıcı sistem açısından değerlendirilmiştir. İncelenen yüksek binaların mimari formları, çalışma kapsamında tasarlanan ve analizleri gerçekleştirilen yüksek binalar için fikir niteliğinde olmuştur. Farklı formlara sahip otuz katlı üç adet betonarme yüksek binanın deprem tasarımı Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği çerçevesinde Mod Birleştirme Yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hesaba katılan yeterli titreşim modu sayısı ve bu modların periyotları hesaplanmış, ayrıca ilk üç moda ait mod şekilleri elde edilmiştir. Tasarlanan yüksek binaların DD-2 deprem yer hareketi etkisinde (X) ve (Y) doğrultularında taban kesme kuvveti katsayıları ve en büyük tepe yerdeğiştirmesi değerleri hesaplanarak deprem davranışları değerlendirilmiştir. Yüksek binaların mimari formunun ve bina yüksekliği boyunca kat planında yapılan değişikliklerin, binaların hem modal özelliklerini hem de depremin elastik dayanım talebi ile en büyük yatay ötelenmeleri etkilediği görülmüştür.

Abstract:
In this study, the purpose is to investigate the relationship between the structural systems and architectural forms in high-rise buildings. According to that purpose, the height limit for high-rise buildings is primarily investigated. The number of stories, construction year, and function of the highest buildings in the World and Turkey are studied and statistical analyses are conducted. The average high-rise building height in Turkey is found to be quite less than that of in the World. The structural systems in high-rise buildings are mainly examined and high-rise buildings with those structural systems are presented. Wind loads used in aerodynamic design and special requirements related to seismic design of high-rise buildings are investigated. The architectural form of the highest ten buildings in the World is studied and the precautions for lateral loads are examined in terms of facade form and structural system. The architectural form of the studied high-rise buildings is an inspiration idea for the buildings that are designed and analyzed. Three reinforced concrete buildings with different architectural forms and the same height are seismically designed according to Turkey Building Earthquake Code employing Mode Superposition Method. Natural modes to be considered in analyses, periods of these modes, and the first three mode shapes are studied. Base shear force coefficients and the maximum lateral top displacements of the case study high-rise buildings subjected to DD-2 earthquake ground motion are calculated in (X) and (Y) directions. Thereby, the seismic behavior of the considered high-rise buildings is evaluated.  As a result, the differences in floor plans through building height and architectural form are found to affect the modal characteristics, as well as maximum lateral displacement and earthquake elastic strength demand.