Betonarme yapı sistemlerinde yapısal performans düzeyini belirleyen bir bilgisayar programı geliştirilmesi
Development of a computer program to determine structural performance level for reinforced concrete structures
Yazar: İBRAHİM KEYKAN SÖNMEZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Doğrusal olmayan analiz = Nonlinear analysis ; Performans analizi = Performance analysis ; Yapı analizi = Structure analysis

Özet:
Betonarme yapı sistemlerinin malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan analizi için geliştirilmiş bir bilgisayar programı, DOC2B, bazı ilave özelliklerin katılımı ile performans esaslı tasarımda kullanılmak üzere güncelleştirilmiştir.DOC2B programında plastik şekil değiştirmeler çubuklar üzerinde yayılı olarak dikkate alınmaktadır. Çubuk elemanlar üzerinde, tanımlanmış dilimlerdeki beton ve çelik şekildeğiştirme durumları artan yükler için dışarı basılmaktadır. İlave edilen bir grafik arayüz ile DOC2B programının artan yük parametreleri için üretmiş olduğu iç kuvvet diyagramları ile plastik şekildeğiştirme durumları grafik olarak izlenebilmektedir.Plastik mafsal teorisi kullanılarak ayrıntılı olarak incelenmiş olan bir betonarme çerçeve, DOC2B programı ile çözümlenerek, elde edilen kapasite eğrisi, eğilme momenti dağılımı ile plastik kesit sırası ve dağılımı karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma neticesinde, plastik mafsal teorisi ve yayılı şekildeğiştirme durumları için elde edilen sonuçların birbirlerine yeter düzeyde yakın olduğu görülmüştür.Kapasite spektrumu yönteminin uygulanması için FEMA 440'da tanımlanmış olan ve en büyük spektral ivme ? spektral yerdeğiştirme çiftini (performans noktası) belirlemeye yönelik bir hesap yöntemi EXCEL tablosu olarak programlanmıştır. DOC2B programı ile hesaplanan kapasite eğrisi ve deprem istemini tanımlamaya yönelik bigiler bu programa giriş bilgisi olarak verilmektedir. Program giriş bilgilerini spektral ivme ve spektral yerdeğiştirme formuna dönüştürdükten sonra, bir ardışık yaklaşım yöntemi izleyerek performans noktasına belirlemektedir.Deprem Yönetmeliğine göre kapasite spektrumu yönteminin uygulanmasında, elastik ve inelastik yerdeğiştirmelerin eşitliği yaklaşımı ile belirlenen performans noktasının, FEMA 440 da tanımlanan yöntemlerden biri ile belirlenmesi durumunda elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu kapsamda, mevcut bir betonarme yapıdan çıkarılmış üç katlı düzlem çerçevenin farklı durumlar için DOC2B programı ile kapasite eğrisi elde edilmiş, ardında da tanımlanmış bir deprem istemi için performans noktası bulunmuştur. Seçilen değişkenler, kolon boyuna donatı oranı ve kolon kuvvetli ekseninin doğrultusu olmuştur. Farklı değişkenler için yapılan analizlerde, FEMA 440 da tanımlanan yöntem ile belirlenen Sd spektral yerdeğiştirmesinin yaklaşık olarak %10 ile %50 arasında değişen oranlarda büyük olabildiği görülmüştür.

Abstract:
DOC2B, a computer program developed for the analysis of reinforced concrete systems regarding the material and geometric non-linearities, has been upgraded with some additional features that will enable its usage during performance-based design.In DOC2B, plastic deformations distribute on the frame members. The concrete and steel strains in the fibers of the frame members are printed out for the increasing lateral loads. The addition of a graphical interface to the program enables the graphical printing of the internal force diagrams and plastic deformation distribution throughout the system.A method defined in the content of Capacity Spectrum Method of FEMA 440 to determine the greatest spectral acceleration and spectral displacement couple (performance point) was programmed as an EXCEL table. The capacity curve determined by DOC2B and data related with the earthquake demand are provided to the program. The program converts the capacity curve and acceleration spectrum to the spactral displacement versus spectral acceleration curve and then an iterative process is used to find out the performance point.The non-linear analysis results of a reinforced concrete frame existing in the literature, which was originally analyzed by plastic hinge theory, is compared with the results of DOC2B. The capacity curve, bending moment diagrams and the distribution of plastic deformation are compared for two different solutions. The assessment showed that the results of the plastic hinge theory and the distributed plasticity conditions are sufficiently close to each other.It is aimed to compare the spectral displacements obtain from Turkish Earthquake Code in which equality of the elastic and inelastic displacement are used, and FEMA440 in the application of Capacity Spectrum Method. Within this context, the capacity curve of a three-storey frame taken from an existing 3D reinforced concrete structure was determined with DOC2B for various conditions, and then its performance point is determined for a distinct earthquake demand. The variables of the problem are column longitudinal reinforcement ratio and the orientation of column strong axis. It is observed that Sd spectral displacement determined by the method described in FEMA440 is 10 to 50% greater than the values obtained from Turkish Earthquake Code.