Düşük ve orta yükseklikteki betonarme yapıların sismik deplasman taleplerinin değerlendirilmesi

Abstract

Özellikle son birkaç on yılda ülkemizde yaşanan depremlerde mevcut yapı stoğunun büyük kısmını oluşturan orta ve düşük yükseklikteki binalar çok hasar almıştır. Yaşanan depremler mevcut binalarımızın yapım kalitesi ve yönetmeliklerin yetersizliklerinden dolayı büyük bir risk altında olduğunu göstermiştir. Meydana gelebilecek muhtemel depremler sonucunda çıkacak zararları azaltmak için mevcut binaların sismik performans seviyelerinin belirlenmesi gerekmektedir. Binaların performans seviyeleri bina yer değiştirme kapasitesi ile depremlerin yer değiştirme talebinin birlikte değerlendirilmesiyle elde edilir. Çalışmanın amacı ülkemiz betonarme yapı stoğunu temsil eden düşük ve orta yükseklikteki betonarme binaların geçmiş depremlere ait ivme kayıtlarında oluşan yer değiştirme talepleri ile binaların kapasitelerini kıyaslayarak mevcut binaların performanslarını değerlendirmektir. Bu çalışmada 2, 4 ve 7 katlı binaların düşük ve orta yükseklikteki binaları temsil ettiği düşünülmüş ve bu binalar gerçeğe daha yakın sonuç veren doğrusal olmayan analiz yöntemleriyle modellenmiştir. Çalışma kapsamında tasarım farklılıkları 1975 ve 1998 Afet Yönetmelikleri ile yansıtılmıştır. Malzemenin performans üzerindeki etkileri için her yönetmelikte düşük ve ortalama sayılabilecek iki farklı beton basınç dayanımı ve iki farklı etriye aralığı kullanılmıştır. Analizlerde yönetmeliklerle uyumlu olarak BÇ-? ve BÇ-??? donatıları kullanılmıştır. Mevcut yapı stoğunu yansıtan özelliklere sahip referans binalar oluşturulduktan sonra bu binalara çalışma kapsamında düşünülen yumuşak kat ve kapalı çıkma gibi yapısal düzensizlikler eklenmiştir. Tüm modeller artımsal statik itme analizine tabi tutularak, kapasite eğrileri belirlenmiştir. DBYYHY–2007 ‘deki kriterlere göre binaların performans seviyeleri ve yer değiştirme kapasiteleri bulunmuştur. Kapasite eğrileri eşdeğer tek serbestlik dereceli sisteme çevrilerek DBYYHY–2007 tepki spektrumuna göre binaların yer değiştirme talepleri hesaplanmıştır. Ayrıca olası depremler altında yer değiştirme taleplerini değerlendirmek için son 30 yılda ülkemizde yaşanan yıkıcı depremlerden seçilen ivme kayıtları kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan dinamik analize tabi tutulmuş ve bu binalara ait yer değiştirme talepleri bulunmuştur. Çalışma kapsamında düşünülen binaların yer değiştirme kapasiteleri ile DBYYHY–2007 tepki spektrumu ve geçmiş depremlerden seçili ivme kayıtları için bulunan yer değiştirme talepleri değerlendirilerek mevcut yapı stoğunun performansı değerlendirilmiştir. Deprem yönetmeliklerinin, düzensizliklerin ve malzeme kalitesinin deprem performansı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Çalışma bulgularına göre 1998 Afet Yönetmeliği’ne göre yapılan binaların performanslarının 1975 Afet Yönetmeliği’ne göre yapılan binalara kıyasla ciddi şekilde iyileştiği görülmüştür. Düzensizlikler içinde en olumsuz düzensizliğin yumuşak kat düzensizliği olduğu sonucu çıkmaktadır. Beton dayanımı ve enine donatı miktarının iyi olmasının yer değiştirme talebi üzerinde çok etkili olmamasına rağmen yer değiştirme kapasitesini olumlu yönde etkilediği görülmüştür.

Devastating earthquakes in Turkey during last few decades resulted in significant damages for low and mid-rise buildings that consist of major part of building stock. Damages experienced during those earthquakes has shown inadequate performance of existing building stock due to absence of construction quality and inadequacy of the codes. Such damages also emphasized necessity for determining seismic performance of existing buildings during probable earthquakes. Seismic performance evaluation requires knowledge of seismic displacement capacity and demands. This study aims to evaluate seismic performance of low and mid-rise buildings representing most of building stock in Turkey by comparing their displacement capacity and displacement demands under selected ground motions. In this study, 2, 4 and 7 story buildings represents low and mid-rise buildings. Those buildings are modeled by non-linear methods. 1975 and 1998 Turkish Earthquakes Codes (TEC) are used to reflect design code differences. Poor and average concrete quality and transverse reinforcement amount are considered for each code to investigate the effect of material and quality on seismic performance. S220 and S420 reinforcement are used compatible with 1975 and 1998 TEC. After modeling reference buildings, structural irregularities such as soft storey and heavy overhangs are added. Capacity curves of all models considered in the current study are determined by non-linear static analysis. Buildings performance levels and displacement capacities are obtained according to 2007 TEC. The “equivalent” Single-Degreeof-Freedom (SDOF) approach is used to obtain displacement demands according to 2007-TEC response spectrum. Furthermore, the “equivalent” SDOF models are subjected to non-linear time history analysis using selected ground motion records from destructive earthquakes experienced during last 30 years. Seismic performance of existing building stock is evaluated by comparing displacement capacities of considered building models and their displacement demands for 2007 TEC response spectrum and selected ground motion records. Effects of seismic design codes, irregularities and material quality on seismic performance of the buildings are evaluated. The outcomes of current study clearly show improved performance of buildings constructed per 1998 TEC compared to buildings constructed per 1975 TEC. Soft story has the worst performance among irregularities. Although average concrete strength and transverse reinforcement amount do not have an significant influence on displacement demands, average material quality considerably improves displacement capacities.