Düşük ve orta yükseklikteki yumuşak katlı binaların deplasman taleplerinin doğrusal elastik olmayan analizle tahmini

Abstract

Ülkemizdeki yapıların önemli kısmını oluşturan düşük ve orta yükseklikteki binalarda zemin katların dükkan, otopark, depo vb. olarak kullanılması yaygın bir uygulamadır. Bu nedenlerle mevcut duvarlar kaldırılmakta ya da zemin katları duvarsız olarak imal edilmektedir. Çalışmanın amacı mevcut betonarme yapılarda zemin kat duvarlarının olmaması nedeniyle oluşabilecek yumuşak kat düzensizliğinin yapı davranışına etkisini belirleyebilmek için, Doğrusal Elastik Olmayan Zaman Tanım Alanında Analiz Yöntemini kullanarak elde edilen talepleri referans bina değerleri ile kıyaslayarak değerlendirmektir. Çalışma kapsamında düşük ve orta yükseklikteki binalar 2, 4 ve 7 katlı 3-B bina modelleri ile temsil edilmiş olup, modeller doğrusal elastik olmayan dinamik analiz yapılacak şekilde oluşturulmuştur. Bina modelleri oluşturulurken farklı deprem yönetmelikleri (ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998) ve farklı beton dayanımları dikkate alınmıştır. Çalışma kapsamında, yumuşak kat düzensizliğine sahip 2, 4 ve 7 katlı toplam 12 bina modeli oluşturulmuştur. Yapılar ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998?e göre 1. derece deprem bölgesinde Z3 zemin sınıfı üzerinde olduğu kabul edilerek tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında farklı özelliklere sahip 41 adet ivme kaydı kullanılarak toplam 984 adet doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında dinamik analizi yapılmıştır. Yapılan çok sayıda analiz neticesinde düzenli referans binalar ile yumuşak kat düzensizliğine sahip bina modellerinde meydana gelen Taban Kesme Kuvveti, Çatı Deplasmanı ve Maksimum Göreli Kat Ötelenme Oranı parametreleri kıyaslanmıştır. Yumuşak kat düzensizliği, periyot ve dolayısıyla deprem taleplerini etkilemesi nedeniyle karmaşık bir durum olup binalar üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi kolay değildir. Analizlerden elde edilen sonuçlar incelendiğinde, taban kesme kuvvetinin 2 katlı modellerde yumuşak kat düzensizliğinden etkilendiği görülmüştür. Yumuşak kat düzensizliğine sahip 2 ve 4 katlı binaların çatı katı deplasmanı ve göreli kat ötelenme değerlerinde de referans binalara göre daha yüksek değerler elde edilmiştir. Kat sayısı arttıkça düzensizlikten doğan farklılığın diğer katlara göre azalması sebebiyle 7 katlı binalarda çatı katı deplasmanı ve göreli kat ötelenme değerlerinde yumuşak kat etkilerinin sınırlı kaldığı tespit edilmiştir. Yumuşak kat düzensizliğinden kaynaklanan etkilerin en belirgin şekilde 1975 yönetmeliğine göre tasarlanan binalarda meydana geldiği tespit edilmiştir. Daha iyi koşullara sahip 1998 yönetmeliğine göre tasarlanan binalarda yumuşak kat etkisi 1975'e göre daha az kalmıştır.

Ground stories of low and mid-rise reinforced concrete buildings as being an important portion of building stock in Turkey are generally used as shops, parking lot and storages. Therefore, infill walls of ground floors are either removed or not constructed, resulting in soft story. The aim of this study is to evaluate soft story effect on building behaviour by using seismic demands obtained by nonlinear dynamic analysis. The results of models with soft story are compared to that of reference models. 2, 4 and 7-story buildings respresent the low and mid-rise buildings within the scope of the study.These buildings are modelled as 3-D in order to perform nonlinear time history analysis considering two different earthquake codes as 1975 and 1998 Turkish Earthquake Codes (TEC) and two different concrete strength values for each code. Total of 12 buildings models designed for the related earthquake code assumed to be in high seismic zone on Z3 soil type. In current study, 41 real ground motion records are used resulting in 984 3-D nonlinear time history analyses. Base shear normalized by seismic weight, roof drift and maximum story drift demands of reference buildings and buildings with soft story are compared based on nonlinear time history analyses. It should be noted that evaluation of soft story behaviour is a complex task due to its effects on period and seismic demands. Soft story behaviour significantly reduces base shear demand of the 2-story buildings compared to that of reference buildings while higher roof and maximum story drift demands are observed for the 2 and 4-story buildings with soft story. Since the effect of soft story decrease as the number of stories increase,soft story has limited effects on the base shear, roof and maximum story drift demands of the 7-story buildings. Besides, the soft story effect is more pronounced for the buildings designed per 1975 TEC while the effects are more limited for the buildings designed per 1998 TEC.