Çok katlı çelik yapılarda deprem performansının belirlenmesi ve doğrusal olmayan davranışın incelenmesi
Performance-based seismic evaluation and nonlinear behaviour of multistorey steel structures
Yazar: FATİH GÜNER
Danışman: PROF. ZAFER ÖZTÜRK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Doğrusal analiz = Linear analysis

Özet:
Deprem bölgelerindeki yapıların belirli bir güvenlik altında ve ekonomik olarak tasarımı, yapı taşıyıcı sistemlerinin deprem etkileri altındaki doğrusal olmayan davranışlarının yeterli düzeyde bilinmesi ile yakından ilgilidir. Bu durum, betonarme yapıların yanında özellikle son yıllarda yoğun bir şekilde gündeme gelen çok katlı çelik yapılar için de geçerlidir.Aktif deprem kuşağı üzerinde bulunan ülkemizde yaşanan büyük depremlerin sonuçları incelendiğinde, yapılardaki hasar miktarının ve buna bağlı olarak can kaybının çok büyük olduğu açıkça görülmektedir. Bu hususlar göz önünde tutulduğunda deprem mühendisliğinin birinci hedefi, depremlerin yapılarda can kaybına neden olabilecek büyük hasarlara yol açmadan atlatılabilmesidir. Bu amaca yönelik olarak yapılan çalışmaların başında, mevcut yapıların deprem güvenliklerinin performans analizi ile belirlenmesi gelmektedir.Yapı sistemlerinin hesabı doğrusal ve doğrusal olmayan hesap olarak iki şekilde incelenebilir. Doğrusal olmayan hesap yöntemlerinin doğrusal hesap yöntemlerine göre daha karmaşık olması ve bu yöntemlerle analizin daha çok zaman alması nedeni ile yönetmeliklerde yapı sistemlerinin doğrusal olmayan davranışı dolaylı olarak göz önüne alınmaya çalışılmaktadır. Son zamanlarda bilgisayarların hızlanması, bilgisayar hesap yöntemlerinin ve programlarının gelişmesinden dolayı doğrusal olmayan hesap daha kolay yapılabilmektedir. Malzeme bilimindeki ilerlemeler de yapı sistemlerini oluşturan elemanların malzeme özelliklerinin daha iyi tanınmasına ve bu özelliklerin hesaplamalarda dikkate alınmasına paralel olarak sistemlerin doğrusal olmayan analizine katkı sağlamaktadır.Bu hususlar göz önüne alınarak, yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, çok katlı çelik yapıları temsil etmek üzere seçilen taşıyıcı sistem modelinin 2006 Türk Deprem Yönetmeliği (DBYBHY-06) ve Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları (TS 648) standardına göre analizi ve boyutlandırması yapılmıştır. Boyutlandırma yapılırken, deprem yönetmeliğinde tanımlanan Z2, Z3 ve Z4 zemin sınıfları için ayrı ayrı uygulanmak üzere göreli kat ötelemesi sınırlandırması dikkate alınarak ve alınmayarak, geometrik özellikleri ve düşey yükleri aynı altı adet taşıyıcı sistem incelenmiştir. Bu sistemlerin performans noktalarının bulunmasında ve yer değiştirme performans değerlendirmesinin yapılmasında deprem yönetmeliği kullanılmış, FEMA 356'ya göre eleman performans seviyeleri belirlenmiş ve ATC 19'a göre de doğrusal olmayan davranışa ilişkin parametreler hesaplanmıştır.Çalışmanın sayısal incelemelerinde elde edilen sonuçlara dayanarak, yönetmeliklerde yer alan doğrusal davranış esaslı yöntemler doğrusal olmayan teoriler çerçevesinde değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçların tasarımcılar için faydalı olacağı ve diğer araştırmacıların sonuçlarını karşılaştırmada referans olacağına inanılmaktadır.Anahtar kelimeler: Çok katlı çelik yapılar, doğrusal analiz, itme analizi, performansa dayalı tasarım, süneklik oranı, yapı davranış katsayısı.

Abstract:
The safe and economical desing of structure in earthquake regions is closely related to the knowledge of the nonlinear behavior and ductility of structural systems. Along with the reinforced concrete structures, this is also true for multistorey steel structures which have become more in recent years.When results of strong earthquakes, that took place in our country which is sited in a zone of high seismicty, are studied, it is clearly seen that level of damage on structures is high and loss of life caused by structural damage is great. When these consequences are considered, the first aim of earthquake engineering is to endure earthquakes without having too much structural damage that will be the cause of human loss. Among studies conducted to achieve this goal, the evaluation of earthquake safety of existing structures by performance based analyses takes the firs place.Building systems under earthquake forces can be investigated by two approaches as linear an nonlinear analysis. Because nonlinear analysis methods are more complex than linear analysis methods and analysis is time comsuming, in building codes nonlinear behaviour of building structures are tried to be taken into consideration indirectly. Recently, nonlinear analysis become easier and more practical, regarding to speed of computers, development of computer analysis methods and programs. The developments in material science has helped engineers to understand the material characteristics of components of the structures systems beter and implementation of these characteristics in structural calculations also assists in the developments of the nonlinear anaysis methods of structural systems.Regarding these points, in this study, which is presented as a Master of Science Thesis, steel frame model selected to represent the multistorey steel structures is designed and analysed regarding to the 2006 Turkish Seismic Code (DBYBHY-06) and Building Code for Steel Structures (TS 648). By design for Z2, Z3 and Z4 soil profile types defined at seismic code, six different systems are investigated by considering and omitting drift boundaries. To find the performance points and to do displacement performance appraisal of these systems, seismic code is used, components performance levels are determined by FEMA 356, and parameters regarding nonlinear behavior are calculated by ATC 19.It is believed that conclusions obtained by the numerical analyses of the study will prove useful to designers and provide a reference against which other researchers can compare their results.Keywords: Multistorey steel structures, linear analysis, pushover analysis, performance based design, ductility ratio, response modification factor.