Standart altı yapılar için malzeme mekanik özelliği dağılımının kırılganlık üzerine etkisi
Effect of distribution of material mechanical properties on seismic vulnerability for substandard buildings
Yazar: BÜŞRANUR KARAKAYA
Danışman: PROF. DR. ALPER İLKİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Afet Yönetimi Enstitüsü / Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering
Dizin: Deprem = Earthquake ; Deprem analizi = Earthquake analysis ; Deprem davranışı = Earthquake behavior ; Deprem hesabı = Earthquake calculation ; Deprem kayıtları = Earthquake records ; Deprem mühendisliği = Earthquake engineering

Özet:
Farklı inşaat uygulamaları, mevcut deprem yönetmeliğine uyum eksikliği, malzeme kalitesizliği veya standartlara uygun üretilmeyen malzemelerin kullanılması, projesiz veya projeye uymayan inşaat ve işçilikler, denetimsiz imalatlar, yüksek orandaki çeşitli düzensizlikler standart altı yapıları oluşturmaktadır. Bu eksiklikler deprem sırasında yapısal elemanlarda istenmeyen erken ve gevrek kırılmalara yol açarak binaların kısmen veya tamamen göçmesine neden olabilmektedir. Türkiye'nin ve özellikle Marmara Bölgesinin yapı stokunun büyük kısmında bu yapılar yer almaktadır. Gelişen teknoloji, yeni üretim teknikleri, yenilenen yönetmeliklerle ve yapı üretim bilincinin artmasıyla birlikte standart altı yapı üretimi günümüzde gerilemiş hatta durmuştur. Ancak özellikle 2000 yılı öncesi inşa edilen ve güçlendirme teknikleri kullanılmayan ya da doğru güçlendirmelerin yapılmadığı azımsanamayacak bir yapı stoku halen mevcuttur. Standart altı binalar, mevcut bina stokunun sismik olarak en kritik kısmını oluşturmaktadır. Geçmiş depremler, kayıpların büyük kısmının bu binaların zayıf deprem performansından kaynaklandığını göstermektedir.  Marmara Bölgesi'ndeki yapıların imalat hataları ve deprem yönetmeliklerine uygun olarak tasarlanmadığı göz önünde bulundurulduğunda olası bir depremdeki hasar ve kayıpların tahmini oldukça fazla önem arz etmektedir. Standart altı yapıların sismik hasar görebilirliğini azaltmak ve Marmara Bölgesinde etkili olacak deprem sonrasında hızlı ve etkili afet yönetimini gerçekleştirmek için bu binaların ayırt edici yapısal özelliklerini dikkate alan güvenilir deprem riski değerlendirmesine ve afet yönetimi stratejilerine ihtiyaç vardır. Farklı düzensizlik ve standart altı özellikleri incelemek amacıyla basitleştirilmiş modeller kullanılarak çalışmalar yapılmıştır. Ancak uygun sismik değerlendirmeler için doğrusal olmayan üç boyutlu modeller daha gerçekçi temsiller sunmaktadır. Bu tez kapsamında, Marmara Bölgesi'nde Kocaeli ilinde yer alan bir yapı örnek olarak seçilerek üç boyutlu olarak modellemesi yapılmıştır. 2000 yılı öncesinde inşa edilmiş yapılardan alınan numunelerin beton karot sonuçları ve donatı çekme deneyleri sonrasında o döneme ait malzeme kalitesini gözler önüne seren bir çalışma yapılarak bu deney sonuçları rassal değişkenler olarak tanımlanmıştır. Bu doğrultuda Tepki Yüzeyi Metodu kullanılarak 2000 yılı öncesinde inşa edilen yapıların sahip olabileceği malzeme kalitesi olasılıkları hesaplanmıştır. Örnek olarak seçilen yapı, tüm bu malzeme kalitesi olasılıkları doğrultusunda dokuz farklı senaryoya göre ayrı ayrı modellenerek dokuz noktalı malzeme değişkenliği koordinat sistemi oluşturulmuştur. Tüm modellerde Marmara Bölgesinin depremselliği göz önüne alınarak seçilen 14 farklı deprem kaydından oluşan aynı kayıt seti kullanılmıştır. Deprem kayıtları örnek olarak seçilen binanın seçilen yönünün hakim periyoduna göre 0.05g'den 1.5g'ye kadar olan spkektral ivme değerleriyle hassas aralıklarda artımsal olarak ölçeklendirilerek artımsal dinamik analiz uygulanmıştır. Yapılan artımsal dinamik analizler hedef spektral ivme değerlerine denk gelen maksimum göreli kat ötelemeleriyle grafikleştirilerek IDA eğrileri oluşturulmuştur. Ayrıca oluşturulan modellere artımlı itme analizleri uygulanarak limit değerler elde edilmiş ve IDA eğrileri üzerinde çizdirilmiştir. Kesişen IDA ve artımlı itme analizi eğrileri doğrultusunda, kabul edilen hemen kullanım, can güvenliği ve göçmenin önlenmesi kulllanılabilirlik sınır durumları için spektral ivme, en büyük yer ivmesi ve en yüksek yer hızı açısından kırılganlık eğrileri elde edilmiş ve deprem riski tahminleri yapılmıştır.

Abstract:
Different construction applications, lack of compliance with current earthquake codes, poor quality material, or use of materials that are not produced by standards, lack of qualified engineering service and inspection during design and construction and irregularities of the structural system are among common problems in existing structures. These deficiencies cause brittle failures in structural elements during the earthquake, causing buildings to partially or completely collapse. These substandard structures are largely common in Turkey, especially in marmara region. With the development of technology, new production techniques, renewed regulations and the increase in structure production awareness, production of substandard structures has decreased to a large extent in recent years. However, there are many buildings, which has built especially before 2000 and not strengthed up to now. Substandard structures are the most seismically critical part of the existing building stock. Past earthquakes show that most of the losses are due to poor earthquake performance of these buildings. Considering that the buildings in the Marmara Region contain manufacturing errors and are not designed in accordance with earthquake codes, the estimation of damage and losses in a possible earthquake is of great importance. Disaster management strategies are needed to reduce seismic damage to substandard structures and to realize rapid and effective disaster management after the earthquake that will be effective in the Marmara Region. These strategies should include reliable earthquake risk assessment and disaster management, taking into account the distinctive structural features of these buildings. In order to examine different irregularities and substandard features, studies were carried out using simplified models. However, non-linear three-dimensional models provide more realistic representations for appropriate seismic evaluations. Within the scope of this thesis, a structure located in the Kocaeli province of the Marmara Region was selected as an example and modeled in three dimensions. A study showing the material quality of that period was carried out by using the rebar tensile and concrete compression test results of the samples taken from the structures built before 2000 as random variables. Accordingly, using the "Response Surface Method", the range of distribution of material mechanical characteristics was determined. The structure chosen as an example was modeled separately for nine different scenarios in line with this range. In all models, the same recordset consisting of 14 different earthquake records was used, considering the seismicity of the Marmara Region. Incremental dynamic analysis was applied by scaling incrementally at precise intervals with spectral acceleration values from 0.05g to 1.5g according to the prevailing period of the selected direction of the building selected as an earthquake record. IDA curves were created by graphing the incremental dynamic analysis performed with the maximum interstory drifts corresponding to the target spectral acceleration values. In addition, limit values were obtained by applying puhover analysis to the models created and plotted on IDA curves. In line with the intersecting IDA and Pushover curves, the fragility curves in terms of spectral acceleration, peak ground acceleration and peak ground velocity were obtained and the earthquake risk estimations were made for immediate occupancy, controlled damage and collapse prevention limit conditions.