Mevcut betonarme binaların doğrusal olmayan analizinde yayılı ve yığılı mafsal yaklaşımının yapı performansına etkisi
The effect of using distributed and concentrated hinge approaches on building performance in nonlinear analysis of existing reinforced concrete buildings
Yazar: EYÜP BİNGÖL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN AKPINAR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tezin amacı, farklı düzensizliklere sahip betonarme binaların deprem etkisinde doğrusal olmayan davranışları incelenirken, kolonları yayılı mafsal davranışı ile tanımlanmış olan yapılarda (i) kirişler için farklı iki mafsal (yığılı-plastik ve yayılı-fiber mafsal) yaklaşımının ve (ii) döşemeler için iki farklı tanımlama yaklaşımının (rijit diyafram kabulü ve sonlu alan eleman tanımlaması) yapı performansına etkilerini ortaya koymaktır. Bunların yanında, pratikte sıklıkla kullanılan, aralarında tanımlama/çözümleme mantığı olarak kısmen farklılıklar bulunan iki program (SAP2000 ve Perform3D) kullanımı durumunda, kirişlerde farklı mafsal yaklaşımı seçimiyle elde edilen performans düzeyi sonuçlarının nasıl değiştiğinin incelenmesi, tezin hedefleri arasındadır.
Çalışmada, güncel yönetmelikler öncesi tasarlanmış düzensiz ve düzenli binalar için kirişleri fiber ve plastik mafsalla modellenmiş, döşemeleri sonlu alan elemanlarla tanımlanmış ikişer ayrı model üretilmiştir. Düzenli bina için döşemelerde sadece rijit diyafram kabulü yapıldığı, kirişlerin fiber ve plastik mafsalla tanımlandığı iki model daha üretilmiştir. Döşemelerin sonlu elemanlar kullanılmadan, rijit diyafram kabulüyle tanımlanmasına olanak veren düzenli bina için benzer iki model, Perform3D programında da oluşturulmuştur. Toplamda sekiz model hazırlanmış ve eşlenik model sonuçları birbiriyle karşılaştırılmıştır.
Doğrusal olmayan yapı analizlerinde, kolonlarla birlikte kirişlerin de fiber mafsallarla modellenmesinin, daha rasyonel sonuçlar verdiği öngörülmektedir. Bunun temel nedeninin, dinamik yükler altında oluşan eksenel basınç kuvvetinin ve buna bağlı moment kapasitelerindeki artışın, yapısal sisteme dahil edilebilmesi olduğu anlaşılmaktadır. Ayrıca döşemelerde kullanılan rijit diyafram kabulüyle, döşemenin sonlu elemanlarla modellenmesi kıyaslandığında, kirişlerin fiber mafsallarla modellendiği durumlarda daha gerçekçi sonuçlara ulaşıldığı öngörülmektedir. Kullanılan iki bilgisayar programının kesit, eleman ve modelleme adına farklı yaklaşımlar barındırdığı ve programa göre değişen sınırlamalara sahip olduğu için analiz sonuçlarında da farklılıklara neden olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis it has been examined the nonlinear behavior of reinforced concrete buildings with different irregularities in the earthquake effect. The aim of this thesis is to show the effects of (i) the approaches of two different hinge (concentrated-plastic and distributed-fiber hinge) for beams and (ii) two different definitions (rigid diaphragm acceptance and modeling of finite area elements) approaches for slabs on building performance in buildings in which columns were defined as fiber hinges. This study also examines the changes in the results of performance level obtained by different hinge approaches in beams using two software (SAP2000 and Perform3D) which have partial differences in terms of definition/analysis logic.
In the study, two different models were produced for the regular and irregular buildings designed before current regulations, whose beams were modeled with fiber and plastic hinges, and whose floors were defined by finite area elements. For regular building, two more models were produced in which rigid diaphragm acceptance without finite elements for slabs, and which fiber and plastic hinges definition for beams. Two similar models for the regular building were modeled also using PERFORM-3D software. Total of eight models were produced and the results of the conjugate models were compared with each other.
It was predicted that modeling beams and columns with fiber hinges presents more rational results in nonlinear structural analysis. It was understood that the main reason for this was the ability to incorporate the axial compressive force under dynamic loads and increase in moment capacities related to this into the structural system. In addition, more realistic results were obtained in modeling beams with fiber hinges when it was compared the modeling of slabs with finite elements and rigid diaphragm acceptance without finite elements. As a result, it was determined that the reasons for obtaining different analysis results in the two software are that the programs have different approaches in terms of cross-section, element and modeling and have varying limitations.