Kamu yapılarının deprem performanslarının doğrusal ötesi analiz yöntemleriyle değerlendirilmesi ve çözüm önerileri
Seismic performance evaluation of public buildings using non-linear analysis methods and solution methods
Yazar: HÜSEYİN BİLGİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET İNEL
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Deprem mühendisliği = Earthquake engineering ; Deprem riski = Earthquake risk ; Kamu binaları = Public buildings ; Yapı hasarları = Structure damages

Özet:
Son yıllarda ülkemizde yaşanan depremler, birçok kamu binamızın sismikperformanslarının yetersiz olduğunu göstermiştir. Türkiye'de kamu yapılarınınbüyük bir çoğunluğu tip projeler kullanılarak inşa edilmektedir. Bu yüzden,yaygın kullanılan tip projler üzerinde yapılacak çalışmalar öncelikle elealınmalıdır.Bu çalışmada, doğrusal olmayan modelleme yöntemleri kullanılarak, 1975Deprem Yönetmeliğine göre projelendirilmiş ve inşa edilmiş kamu yapılarınındeprem performanların değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Böyle bir değerlendirmeyapabilmek için, Bayındırlık ve İskan Bakanlığının okul ve hastane binalarındayaygın kullandığı tip projeli binalardan altı adet kamu yapısı seçilmiştir. Tip pojelibinaların ve malzeme özelliklerinin belirlenmesinde, Türkiyenin batı bölgesindekiillerde bulunan kamu yapıları üzerinde yapılan çalışmalar esas alınmıştır. Tümyapılar heriki asal yönde de artımsal statik itme (pushover) analizine tabitutularak, kapasite eğrileri belirlenmiştir. Doğrusal olmayan dinamikkarakteristiklerin belirlenmesinde ?eşdeğer tek serbestlik dereceli sistem yaklaşımı?yaklaşımı kullanılmıştır. Türkiye'de son 20 yılda meydana gelen depremlerdenseçimler yapılmış ve Fema-307 kayıtları ile birlikte bu depremlerin yapılardaoluşturduğu sismik talepler belirlenmiştir. Yapıların sismik kapasitelerinindeğerlendirilmesinde, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar HakkındaYönetmelik-2007 esas alınmıştır. Geçmiş depremlerde karşılaşılan hasar nedenleri,tip projeli yapıların performans değerlendirmesi sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.Malzeme kalitesinin sismik performans üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kapasiteeğrilerinin ayrıntılı incelemesi ve performans değerlendirmesi sonucu analiziyapılan yapılardaki kusurlar ve çözüm önerileri belirlenmiştir.Kapasite eğrilerinin incelenmesinden, perde duvar oranı az veya hiç olmayanbinalarda, beton dayanımı ve etriye aralığının hem yatay dayanım hem deyerdeğiştirme kapasitesi üzerinde belirgin etkisi varken, perde duvar oranınınbelli bir oranın üzerinde olduğu beton sınıfı ve etriye aralığının yerdeğiştirme veyatay dayanım kapasiteleri üzerinde etkisi sınırlı seviyede kalmaktadır. Özelliklekötü malzeme ve kalitesiz işçiliğin yaygın bir problem olduğu ülkelerde, tip kamuyapılarda perde duvarlar oranının artması yapı performansını artırmaktadır.Yapısal sistemi yetersiz olan binaların öngörülen sismik performansseviyelerini karşılayabilmeleri için yeteri ölçüde güçlendirilmeleri gerekir. Kötümalzeme ve kalitesiz işçliğin yaygın bir problem olduğu ülkemiz kamu yapıları içinen uygun güçlendirme yönteminin perde duvar ilavesi olduğuna karar verilmiştir.Yetersiz yapılara perde duvar ilavesiyle çerçeve elemanlarda karşılaşılan kusurlargiderilmiştir. Önerilen yöntem çerçevesinde yetersiz yapılara perde duvarlareklenerek analitik modelleri oluşturulmuş ve tekrar performans değerlendirmeleriyapılmıştır. Son olarak, mevcut kamu yapıları için genel bir değerlendirmeyapılarak, çözüm önerileri sunulmuş ve gelecek çalışmalar için yapılacaklarözetlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Sismik kapasite, Doğrusal olmayan statik analiz,Güçlendirme, Performans esaslı sismik değerlendirme, Tip Kamu yapıları

Abstract:
Recent devastating earthquakes in Turkey have shown inadequate seismicperformance of public buildings. In Turkey, template designs developed by theGeneral Directorate of Construction Affairs are used for many of the buildingsintended for governmental services (administrative centers, health clinics,hospitals, schools etc.) as common practice to save on architectural fees and ensurequality control. For that reason, these buildings must be dealt with firstly.This study evaluates seismic performance of public buildings with the selectedtemplate designs in Turkey considering nonlinear behavior of reinforced concretecomponents. Four school and two hospital buildings with template designs wereselected to represent major percentage of public buildings in medium-size citieslocated in high seismic region of Turkey. Selection of template designed buildingsand material properties were based on field investigation on government ownedpublic buildings in several cities in western part of Turkey. Capacity curves ofinvestigated buildings were determined by pushover analyses conducted in twoprincipal directions. The inelastic dynamic characteristics were represented byequivalent single-degree-of-freedom (SDOF) systems and their seismicdisplacement demands were calculated under selected ground motions. Seismicperformance evaluation was carried out in accordance with recently publishedTurkish Earthquake Code that has similarities with FEMA-356 guidelines.Reasons of building damages in past earthquakes are examined using the results ofperformance assessment of investigated buildings. The effects of material qualityon seismic performance of public buildings were investigated. The detailedexamination of capacity curves and performance evaluation identified deficienciesand possible solutions for template designs. Seismic capacity evaluation wascarried out in accordance with recently published Turkish Earthquake Code(2007).Evaluation of the capacity curves for the investigated buildings points out thatconcrete quality and detailing has significant role in both displacement and lateralstrength capacity of buildings in direction with no shear walls or relatively smallarea of shear walls while the capacity curves suggest that the concrete strength anddetailing have limited effect on both lateral strength and displacement capacity indirection with significant amount shear walls. Also, performance of publicbuildings improves as the amount of shear wall increases, emphasizing itsimportance, especially in countries where construction with poor detailing is acommon problem.Inadequate performance of public buildings makes the development of theeffective and affordable retrofitting techniques essential. The most convenienttechnique in Turkey where poor material and construction quality is commonproblem is the use of additional shear walls to increase lateral load capacity anddecrease displacement demands. As a result, existing deficiencies in frameelements are less pronounced and poor construction quality in buildings issomewhat compensated. Performance evaluation with additional shear walls isalso presented. Finally, conclusions are provided and future research needs on thetopic are outlined.Keywords: Seismic capacity, Pushover analysis, Strengthening, Performance basedseismic evaluation, Template design.