Düşük ve orta yükseklikteki betonarme yapıların deprem performanslarını etkileyen faktörlerin irdelenmesi

Abstract

Ülkemizde son yirmi yılda meydana gelen depremlerde oluşan can kayıpları ve maddi hasarlar mevcut düşük ve orta yükseklikteki betonarme binaların sismik performanslarının yetersiz olduğunu göstermektedir. Mevcut betonarme bina stoğunun deprem performanslarının belirlenmesi ile ilgili çalışmalar olmasına rağmen, geniş kapsamlı çalışmalarla konu ile ilgili literatürün zenginleştirilmesinde büyük fayda vardır. Tez çalışmasının amacı ülkemiz yapı stoğunun büyük kısmını oluşturan düşük ve orta yükseklikteki betonarme binaların deprem performanslarını değerlendirmek ve mevcut binalarda bulunan olası düzensizliklerin deprem performansı üzerindeki etkileri irdelemektir. Tez kapsamında, ülkemiz betonarme yapı stoğunda bulunan düşük ve orta yükseklikteki betonarme binalar, olası düzensizlikler, malzeme kalitesi ve detaylandırma yansıtılmıştır. Binaların dayanım, talep ve deprem performansları 2007 yılında yürürlüğe giren Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik esasları kullanılarak belirlenmiştir. Bu şekilde yeni yönetmelik ile ilgili bilimsel çalışmaların arttırılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında değerlendirilen parametreler: kat sayısı, farklı yönetmelik şartları, farklı performans seviyeleri, beton dayanımı, yanal donatı detaylandırması, dolgu duvar dayanımının dikkate alınıp-alınmaması, farklı yumuşak kat ve farklı kapalı çıkma durumlarıdır.Kullanılan modellerin mevcut yapı stoğunu yansıtması için 475 mevcut bina projesi incelenmiş ve bu binaların çeşitli özellikleri sayısallaştırılarak bir veri tabanı oluşturulmuştur. Oluşturulan veri tabanındaki ortalama değerleri yansıtacak şekilde modeller hazırlanmıştır. İncelenen parametrelerin farklı değerlerine sahip 432 adet üç boyutlu bina modelinden artımsal itme analizi ile iki asal yönde 864 kapasite eğrisi elde edilmiştir. Bu eğrilerin her biri eşdeğer tek serbestlik dereceli sisteme indirgenerek farklı yer ivmesi ve özelliğe sahip 264 gerçek deprem ivme kaydı için doğrusal elastik olmayan yerdeğiştirme talepleri 228096 adet zaman tanım alanında analizle hesaplanmıştır. Elde edilen analiz sonuçları ile farklı özellikteki binaların farklı hasar durumları için (hemen kullanım, can güvenliği ve göçme öncesi) doğrusal olmayan yerdeğiştirme kapasiteleri, yönetmelik ve gerçek deprem ivme kaydı yerdeğiştirme talepleri, yatay dayanım değerleri, bunların yapı periyodu ile ilişkisi ve çalışma kapsamında incelenen düzensizliklerin yapıların sismik davranışı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Sonuçlar mevcut yapıların ve yapısal düzensizliklerin deprem performansı üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi, yeni deprem yönetmeliğinin uygulanması ve yapısal düzensizliklerle ilgili elde edilen bulgular uygulamacı mühendislerin ve inşaat mühendisliği öğrencilerinin eğitilmesi konularında faydalı olacaktır.

Significant loss of life and property due to earthquakes occurred during last two decades has emphasized inadequate seismic performance of low and mid-rise reinforced concrete buildings. Although there are some studies about existing buildings, improvement of present literature with comprehensive studies is valuable. The aim of the study is to evaluate seismic performance of existing low- and mid-rise reinforced concrete buildings and to examine the effects of structural irregularity on seismic performance in existing building stock. The scope of the study is limited to low- and mid-rise reinforced concrete buildings, structural irregularities, material quality and detailing. Strength and displacement capacities of the building models are determined according to the recent (2007) Turkish Earthquake Code in order to improve the scientific studies about the new code. The considered parameters are: number of stories, requirements of different codes, different damage states, concrete strength, detailing of lateral reinforcement, taking infill-wall strength into account or not, different soft story and different heavy overhang cases. Structural and architectural blue prints of 475 existing building are investigated and their properties are quantified to properly reflect the existing building stock in modeling. The 864 capacity curves are obtained from two principal directions of 432 3-D building models with different values of investigated parameters. “Equivalent” Single-Degree-Of-Freedom models are established for each of the capacity curves to determine nonlinear displacement demands for 264 real earthquake records with different properties and peak ground accelerations using nonlinear time history analysis. In the study, 228096 (two hundred and twenty eight thousand ninety six) nonlinear time history analyses are conducted to determine nonlinear displacement demands. Nonlinear displacement capacities and demands according to code for different damage states (immediate occupancy, life safety, and collapse prevention), displacement demands of real earthquake records and lateral strength are evaluated based on the obtained analyses results. The relationship of displacement demands and capacities with building period, and effect of the irregularities to the seismic behavior are further investigated for buildings with different properties. The results are valuable for the seismic assessment of the existing buildings, evaluation of structural irregularities on seismic performance and implementation of the recent code. Besides, the outcomes related to structural irregularities are useful for education of practicing engineers and civil engineering students.