A3 türü düzensizliğe sahip betonarme bir yapının DBYBHY-2007 ve TBDY-2018 esaslarına göre incelenmesi
A concrete building with A3 type of irregularity investigation according to DBYBHY-2007 and TBDY-2018
Yazar: FURKAN ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. TÜLAY AKSU ÖZKUL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Doğal afetler geçmişten günümüze kadar insanlık tarihinde önemli sonuçlara yol açmış olaylardır. Bu doğal olaylarının başında ise deprem gelmektedir. Hem Türkiye hem de Japonya, Filipinler ve Yeni Zelanda gibi dünyada deprem kuşağında bulunan diğer ülkeler sık sık deprem konusu ile gündeme gelmektedirler. Her ne kadar depreme karşı önlemler alınmaya çalışılsa da depremin yıkıcı etkisi, her zaman insanlık tarihinin sınavı olmuştur ve önemli derecede can ve mal kaybına yol açmıştır. Bu doğal olaya karşı birçok alanda gelişen teknoloji ile birlikte çeşitli önlemler alınmaktadır. Dikkate alınması gereken diğer bir önlem ise deprem etkisi altında yapıların dayanımını sağlamaktır. Bunun güvenliğini sağlamak ise yönetmelikler ve şartnameler gibi devlet nezdinde kararlar alınarak yürürlüğe koyulmasıdır. Ülkemizde bugüne kadar toplam 11 adet yönetmelikler ve talimatnameler yayımlanmıştır. Bu tez kapsamında ise tasarımı yapılan betonarme bir üst yapının hem Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007' ye hem de Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018' e göre deprem etkisi altında analizi yapılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalar sonucunda ise A3 türü düzensizliğe sahip bir yapının her iki yönetmeliğe göre farklılıkları ortaya konmuştur. Tez kapsamında incelenen yapı, bodrum katlarla birlikte 20 katlı olup planda düzensizlikler ana başlığı altındaki A3 türü planda çıkıntılar bulunması durumuna sahiptir. Yapı kirişli plak döşeme taşıyıcı sistemi ile tasarlanmış olup, planda iki eksene göre simetriye ve tüm katlarda aynı düzene sahiptir. Radye temele sahip bu yapının bodrum katlarını çevreleyen rijit betonarme perdeler yer almaktadır.
Tezin ilk bölümü, depremin ne ifade ettiğini, coğrafi açıdan açıklanmasını içermektedir. Doğal afetlerin, jeolojik ve meteorolojik olarak iki ana gruba ayrıldığı anlatılmıştır. Depremin ise yer kabuğundaki hareketlilik olarak tanımlanan jeolojik doğal afetler grubunda olduğu vurgulanmıştır. Depremin tanımı yapılarak Türkiye' nin bulunduğu deprem kuşağı görsel ifadelerle açıklanmıştır. Ayrıca Türkiye' nin deprem geçmişi ile ilgili bilgiler verilerek bugüne kadar yürürlüğe girmiş deprem yönetmelikleri kronolojik olarak listelenmiştir. Ayrıca tezin amacı ve kapsamı detaylı olarak açıklanarak yapıdaki A3 türü düzensizliğin nedeni belirtilmiştir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018' de verilen bazı konulara değinilerek tez kapsamında değerlendirilen yapı hakkında kısaca bilgiler verilmiştir. Hesap yöntemine vurgu yapılarak hangi sonuçların kıyaslanacağı hakkında tez kapsamı anlatılmıştır ve yapının hesabı aşamasında yararlanılan bilgisayar programına değinilmiştir.
İkinci bölümde, yapılarda çok sık karşılaşılan ve tez kapsamında esas alınan yönetmeliklerde belirtilen yapı düzensizlikleri detaylı olarak açıklanmıştır. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 ve Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007 esaslarına göre düzensizlik türleri iki ana gruba ayrılmış ve düzensizliklerin yapı tasarımına etkileri ve sonuçları ifade edilmiştir. Devamında düzensizlik kontrollerinin hesap aşamalarında esas alınması gereken denklemler gösterilmiş ve yönetmeliklerde verilen sınır şartlar belirtilmiştir. Her bir düzensizlik türü hem detaylı ifade edilerek hem de yönetmelik kapsamında olan görsellere başvurularak tez kapsamında incelenen üst yapının düzensizlik durumu vurgulanmıştır.
Üçüncü bölüm genel itibariyle Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 esas alınarak A3 türü planda çıkıntılar bulunması düzensizliğine sahip betonarme bir yapının deprem kuvvetleri altında analizini ve elde edilen sonuçlarını anlatmaktadır. Hesaplarda kullanılan yapının kat planları, kat yükseklikleri, taşıyıcı sistemin yapısı, taşıyıcı sistem eleman kesitleri ve aks ölçüleri detaylı olarak ifade edilmiştir. Bu yapı bilgilerinin üç boyutlu hesap analiz modeli için CSI ETABS v18.0.2 programının kullanıldığı belirtilerek, yapının bilgisayar ortamında sonlu elemanlar yöntemi ile hesap yapan programda oluşturulan üç boyutlu analiz modeli tanıtılarak hesap aşamasında oluşabilecek hataların giderilmesi için model üzerinde yapılmış değişiklikler anlatılmıştır. Hesap modelinin programdan alınmış üç boyutlu görünüşleri, tipik kat planı ve kesitleri şekillerle gösterilmiştir. Yapıya etkiyen yükler tanımlanarak düşey deprem etkisinin dikkate alındığı vurgulanmış ve hesap değerleri verilmiştir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018' e göre deprem parametreleri açıklanarak sayısal değerleri belirlenmiştir ve yük birleşimleri tarif edilerek hesaba etkiyen unsurlar anlatılmıştır. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018' de ifade edilen kesit rijitliği çarpanı, dayanım fazlalığı katsayısı ve taşıyıcı sistem katsayısı gibi konular incelenerek yapının deprem kuvvetleri altındaki periyotları belirlenmiştir. Bina hakim periyodu belirlenerek şekil değiştirme değerleri elde edilmiş ve yapının şekil değiştirmeleri üç boyutlu model üzerinde gösterilmiştir. Taban kesme kuvveti hesaplanarak taşıyıcı sistem davranış katsayısı kontrol edilmiştir. Elde edilen diğer sonuçlar yönetmelik sınır şartlarına göre kontrol edilerek Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018' e göre analiz tamamlanmıştır. 
Dördüncü bölüm, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007 esaslarına göre analizi yapılan A3 türü düzensizliğe sahip 20 katlı bir üst yapının tasarım çalışmasını ve hesap sonuçlarını içermektedir. Bu bölüm esas alınan yönetmelik için yapılan yapısal analiz çalışmasını detaylandırmaktadır. Üçüncü bölüme içerik açısından benzerlik göstermekte olup hesap aşamaları Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007 esas alınarak yapılmıştır. TBDY-2018' e göre dikkate alınan yapı özelliklerinin DBYBHY-2007 için de aynı olduğu belirtilerek yapıya etkiyen yükler anlatılmıştır. Düşey depremin yapıya etkisinin gözetilmemesi hususunda bilgi ve TS498' e göre hareketli yük değerleri verilmiştir. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007' ye göre deprem etkisinin 50 yılda aşılma olasılığının %10 olduğu spektrum katsayısı grafiği ile spektrum katsayısının hesapları gösterilmiştir. Deprem kuvvetini belirlemek için kullanılan zemin grupları, etkin yer ivme katsayısı, düşey deprem etkisi, dayanım fazlalığı katsayısı gibi parametrelerin yönetmelikler arasında farklılıklarının olmasından dolayı ortaya çıkan durumlar ele alınarak vurgulanmıştır. Yapının etkin yer ivme katsayısı, bina önem katsayısı, spektrum karakteristik periyotları ve taşıyıcı sistem davranış katsayısı hakkında kısa açıklamalar yapılmış ve hesapta dikkate alınacak ilgili parametrelerin sayısal değerleri ifade edilmiştir. Yönetmeliğe göre sabit ve hareketli yüklere, sıcaklık değişmesine ve deprem yüklerine bağlı yük birleşimleri verilmiştir. Bina hakim periyotları belirlenerek yapının X ve Y doğrultularındaki şekil değiştirmeleri üç boyutlu modellerle gösterilmiştir. Taban kesme kuvvetleri ve iç kuvvetlerin büyütme katsayılarının hesapları gösterilerek taşıyıcı sistem davranış katsayısının kontrolü yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre taşıyıcı sistem davranış katsayısında azaltma yapılarak hesaplar yeniden yapılmıştır. İkinci mertebe etkilerin, A1 burulma düzensizliği kontrolü ve B2 komşu katlar arası rijitlik katsayısını kontrolleri ile Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007' ye göre yapısal analizi tamamlanmıştır.
Beşinci bölüm, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 ve Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007 için elde edilmiş deprem analiz sonuçlarının birbirleriyle olan kıyaslamalarını içermektedir. İlk aşamada bina hakim periyotları, taşıyıcı sistem davranış katsayıları, taban kesme kuvvetleri sonuçları tablolarla ve şekillerle ortaya konularak aradaki oluşan farklar nedenleri açıklanarak belirtiştir. Diğer aşamada göreli kat ötelemelerinin, ikinci mertebe etkilerinin ve düzensizlik durumlarının yapının her bir katı ve birbirine dik her iki doğrultu için çizelgelerde verilerek karşılaştırılmış ve grafikler üzerinde farklı renkler ile gösterilerek açıklanmıştır. Bir sonraki aşamada elde edilen betonarme çekirdek perde sisteminin tasarıma etkin iç kuvvetler yapı katlarına karşılık gelecek şekilde grafiğe dökülmüş ve iki yönetmelik arasındaki farkların sonuca olan etkisi gösterilmiştir. Sonrasında kolon tasarım iç kuvvetlerinin kıyaslamaları için kat planı üzerinde yapının zemin üzerindeki ilk katına ait kolonların numaraları belirlenmiştir. Tasarıma etkin bu iç kuvvet değerleri hem Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 hem de Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007 için tablolarda gösterilerek her bir kolon numarası için yönetmelikler arasındaki oluşan farklılıkların grafikleri verilerek açıklanmıştır. Son aşamada ise yapıdaki mevcut A3 türü düzensizliğin yönetmeliklere göre hesaplara olan etkileri araştırılmıştır. Kat planı üzerinde planda çıkıntı yapan kısımlar için hizalar belirlenerek şekil üzerinde gösterilmiştir. ETABS programından alınan zemin üzerindeki ilk katın her iki doğrultu için maksimum ve minimum çekme kuvveti diyagramları verilerek yönetmelikler arasındaki sonuçlar ortaya konmuştur ve açıklanmıştır.
Altıncı bölüm, tez çalışmasındaki tüm noktalar özetlenerek elde edilen farklılıkların Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018' e ve Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007' ye göre sonuçlarını içermektedir. Her iki yönetmelik için de hesapta dikkate alınacak bazı parametrelerin ve kavramların arasındaki farklar vurgulanarak bunların neler olduğu ve neleri etkilediği açıklanmıştır. Buna göre etkin kesit rijitliği çarpanları, zemin sınıfları, dayanım fazlalığı katsayısı ve düşey deprem yükünün sabit yüklere ilave edilmesi konularının yapısal analiz sonuçları üzerindeki etkileri ifade edilmiştir. Buna ilaveten A3 türü planda çıkıntılar bulunması düzensizlik durumunun her iki yönetmeliğe göre hesaplanan yapılardaki analiz sonuçlarının arasındaki farklılıklar anlatılmıştır.

Abstract:
Natural disasters are events that have led to important consequences in the history of humanity from the past to the present. Earthquake comes first among these natural events. Both Turkey and Japan, the Philippines and other countries in the earthquake zone in the world like New Zealand they come up with frequent earthquakes subject. Despite attempts to take measures against earthquakes, the destructive effect of the earthquake has always been a test of human history and caused a significant loss of life and property. Various precautions are taken against this natural phenomenon with the developing technology in many areas. Another measure to be taken into consideration is to ensure the strength of the structures under the effect of earthquake. To ensure the security of this is to make decisions by the state such as regulations and specifications. A total of 11 regulations and regulations have been published in our country so far. This thesis proposes to do in the design of a superstructure made of reinforced concrete and Turkish Seismic Design Code-2007 as well as Turkish Seismic Code-2018 based upon the analysis results were compared under the influence of an earthquake. As a result of these comparisons, the differences of an A3 type irregular structure according to both regulations were revealed. The structure examined within the scope of the thesis has 20 stories with basement floors and it has the status of A3-type protrusions in the plan under the main headings of irregularities. The structure is designed with a beamed slab bearing system and has symmetry in the plan according to two axes and the same order in all floors. There are rigid reinforced concrete curtains surrounding the basement floors of this structure with a raft foundation.
The first part of the thesis includes the earthquake means and its geographical explanation. It is explained that natural disasters are divided into two main groups: geological and meteorological. It was emphasized that the earthquake is in the geological natural disasters group, which is defined as the mobility in the earth crust. By defining Earthquake in Turkey earthquake zone where the query is explained with visual expressions. In addition, information given earthquake regulations have come into force until today about Turkey's earthquake history are listed chronologically. In addition, the purpose and scope of the thesis is explained in detail and the reason for the A3 type irregularity in the structure is indicated. Turkish Seismic Code-2018 is briefly given some information about the structure assessed by reference to the thesis topics given. The emphasis is on the calculation method and the scope of the thesis is explained about which results will be compared and the computer program used in the calculation of the structure is mentioned.
In the second part, the structural irregularities that are frequently encountered in the buildings and stated in the regulations based on the thesis are explained in detail. Turkish Seismic Code-2018 and the Turkish Seismic Design Code-2007 according to the types of irregularities were expressed mainly divided into two main groups of disorders and their effects on design structure and results. Subsequently, the equations to be taken as basis in the calculation stages of irregularity controls are shown and the boundary conditions given in the regulations are specified. The irregularity of the superstructure underlined in the thesis is emphasized by expressing each type of irregularity in detail and by referring to the images covered by the regulation.
The third section describes in general terms to Turkish Seismic Code-2018 A3 based on the type of plan the projections have a reinforced structure are analyzed under seismic forces and the obtained results with irregularities. The floor plans, floor heights, the structure of the load-bearing system, the cross sections of the carrier system and the axle dimensions of the structure used in the calculations are detailed. It is stated that CSI ETABS v18.0.2 program is used for the three-dimensional calculation analysis model of this building information, and by introducing the three-dimensional analysis model created in the program that calculates with the finite element method in the computer environment, changes made on the model are explained. Three-dimensional views of the calculation model taken from the program, typical floor plan and sections are shown in figures. By determining the loads affecting the structure, it was emphasized that the effect of the vertical earthquake was taken into account and account values were given. Turkish Seismic Code-2018 earthquake parameters by explaining the numerical values have been determined and is described by describing factors that influence into account the load combinations. Turkish Seismic Code-2018 represented by the section stiffness multiplier, examining issues such as the structure and structural strength coefficient excess coefficient earthquake forces down period are determined. The building period was determined. The deformation values were obtained. In addition, the deformations of the building were shown on the three-dimensional model. R coefficient was controlled by calculating the base shear force. Other results obtained by checking the boundary conditions according to the Turkish Seismic Code-2018 has been completed based on the analysis.
The fourth section includes the design study and calculation results of a 20-stories superstructure with A3 type irregularity analyzed in accordance with the Turkish Seismic Design Code-2007. This section details the structural analysis study for the underlying regulation. The third part is similar in terms of content, and the calculation phases were made on the basis of the Turkish Seismic Design Code-2007. The loads affecting the building are explained by stating that the building properties considered according to TSC-2018 are the same for TSDC-2007. Information about the effect of the vertical earthquake on the structure and the moving load values according to TS498 are given. According to the Turkish Seismic Design Code-2007, the spectrum coefficient graph and the calculations of the spectrum coefficient are shown where the earthquake effect is 10% probability to exceed 50 years. The ground groups used to determine the earthquake force are emphasized by considering the situations that arise due to the differences in the parameters such as effective ground acceleration coefficient, vertical earthquake effect, and excessive strength coefficient among regulations. Brief explanations were made about the effective ground acceleration coefficient, building importance coefficient, spectrum characteristic periods and carrier system behavior coefficient of the building and the numerical values of the relevant parameters to be considered in the account were expressed. According to the regulation, load combinations related to fixed and moving loads, temperature changes and earthquake loads are given. The building dominant periods are determined and the deformations of the building in the X and Y directions are shown with three-dimensional models. The carrier system behavior coefficient was checked by showing the calculations of the base shear forces and the magnification coefficients of the internal forces. According to the results obtained, the calculations were made again by reducing the carrier system behavior coefficient. Structural analysis of the second order effects has been completed in accordance with the Turkish Seismic Design Code-2007 with A1 torsional irregularity control and B2 adjacent rigidity coefficient controls.
The fifth chapter of the Turkish Seismic Code-2018 and Turkish Seismic Design Code-2007 earthquake obtained for analysis includes comparisons with each other. In the first stage, the building dominant periods, carrier system behavior coefficients, base shear forces results are indicated by tables and figures and the differences between them are explained by explaining the reasons. In the other stage, relative floor displacements, second order effects and irregularities were compared in the tables for each floor of the structure and both perpendicular directions, and explained with different colors on the graphs. The reinforced concrete core curtain system obtained in the next stage is plotted in the design to correspond to the building levels of the effective internal forces and the effect of the differences between the two regulations on the result is shown. Afterwards, the numbers of the columns of the first floor of the building on the ground were determined on the floor plan for comparisons of the column design internal forces. These internal force values that are effective in design are shown in the tables for both Turkish Seismic Code-2018 and Turkish Seismic Design Code-2007. The differences between the regulations for each column number are explained by graphs. In the last stage, the effects of the existing A3 type irregularity on the accounts according to the regulations were investigated. For the parts protruding in the plan on the floor plan, the alignments are determined and shown on the figure. The results between the regulations are presented and explained by giving the maximum and minimum pull force diagrams for both directions of the first floor on the floor taken from the ETABS program.
The sixth section includes the results of the differences obtained by summarizing all the sections in the thesis study according to Turkish Seismic Code-2018 and Turkish Design Seismic Code-2007. For both regulations, the differences between some parameters and concepts that will be taken into account in the account are emphasized, explaining what they are and what they affect. Accordingly, the effects of effective cross-section stiffness factors, ground classes, excessive strength coefficient and addition of vertical earthquake load to fixed loads were expressed on the results of structural analysis. In addition to this, the differences between the results of the analysis of the irregularity of the A3 type plan in the structures calculated according to both regulations are explained.