Tek katlı mevcut prefabrik sanayi yapılarının deprem performansını etkileyen yapısal parametrelerin araştırılması

Abstract

1998 Adana Ceyhan ve 1999 Marmara ve Düzce depremleri, büyük çoğunluğu prefabrik yapılardan oluşan sanayi yapılarının önemli ölçüde hasar görmesine ve büyük ekonomik kayıpların oluşmasına sebep olmuştur. Yaşanan kayıpların büyüklüğü, büyük çoğunluğu prefabrik binalardan oluşan ve aktif deprem bölgeleri üzerinde bulunan mevcut sanayi yapısı stoğunun ivedilikle elden geçirilmesi gerektiğini göstermiştir. Bu amaç doğrultusunda Denizli Organize Sanayi Bölgesi'nde bulunan 98 adet tek katlı prefabrik bina incelenmiştir. Binalara ait yapısal özellikler kullanılarak belirlenen kapasite eğrileri değerlendirilmiş ve binalara ait yatay dayanım, rijitlik ve süneklik kapasiteleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar yatay dayanım oranlarının (Vt/W) %10-%30, süneklik kapasitelerinin (M) 1.3-3.5 ve titreşim periyotlarının ise 1-2.8s arasında değiştiğini göstermektedir. Söz konusu binalardaki maksimum yerdeğiştirme talepleri, binaları temsil eden tek serbestlik dereceli sistemlerin zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizleri yapılarak belirlenmiştir. Doğrusal ötesi dinamik analiz için 364 adet ivme kaydı kullanılmıştır. Kullanılan bu deprem kayıtları maksimum yer hızlarına göre hafif, orta ve şiddetli depremler olarak 3 gruba ayrılmıştır. Ayrıca binaların deplasman talepleri hesaplanırken 4 farklı histeretik çevrim modeli dikkate alınmış ve histeretik çevrim modellerinin deprem talebi üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Farklı çevrim modellerinin, farklı yapısal özelliklere sahip binalar üzerindeki etkisini araştırabilmek amacıyla binalar dayanım, rijitlik ve süneklik özelliklerine göre alt gruba ayrılmış ve ve her grup için (MYH) değerine bağlı olarak, hasar görebilirlik eğrileri elde edilmiştir. Her bir alt grubu temsil eden maksimum yer hızı (MYH) değerine bağlı olarak, binaların hasar seviyelerine ait hasar görebilirlik eğrileri elde edilmiştir. Her bir yapısal parametrenin her bir hasar düzeyi üzerindeki etkisi ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar yatay dayanım oranı ve süneklik üzerinden yapılan sınıflandırma işleminin özellikle ağır hasar ve göçme üzerinde etkili olduğunu göstermiştir. Bu bilgiden yararlanılarak benzer yapısal özelliklere sahip binaların hasar görebilirlik eğrilerini temsil eden ortalama hasar görebilirlik eğrileri belirlenmiştir. Ortalama ve standart sapma değerleri ile tarif edilen bu eğriler yardımı ile farklı bina guruplarında oluşması beklenen hasar olasılıklarının hızlı bir biçimde tahmini hedeflenmiştir. Sonuç olarak hangi performans düzeyi üzerinde hangi yapısal parametrenin daha etkili olduğu belirlenmiştir. Buna göre yatay dayanım oranının bütün hasar seviyeleri üzerinde, sünekliğin ise ileri hasar seviyelerinde etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Hafif hasar seviyelerinde, farklı çevrim modellerinden elde edilen yerdeğiştirme taleplerinin oldukça benzer seviyelerde seyrettiği belirlenmiştir, İleri hasar seviyelerinde ise, sıyrılma davranışını temsil eden çevrim modelinin diğer çevrim modellerine göre daha büyük deplasman talebi doğurduğu ve dolayısı ile hasar olasılıklarını arttırdığı belirlenmiştir.

1998 Adana–Ceyhan and 1999 Marmara and Duzce earthquakes has caused excessive damage to industrial buildings which represent the majority of precast building stock. The significant economic losses indicate that the stocks of the exiting industrial buildings, located on the active seismic zones, are needed to be renewed. For this purpose, structural property of 98 single-story precast buildings constructed in Denizli Organized Industrial Zone was investigated. Capacity curve of buildings were evaluated by considering structural properties of buildings and lateral strength ratio, ductility and stiffness capacity of the buildings were determined. The results have shown that lateral strength ratios (Vt/W), ductility capacities (???) and vibration periods of buildings ranges between %10-%30, 1.3-3.5 and 1-2.8s respectively. Precast buildings were represented by single degree of freedom structures and seismic displacement demands of buildings were determined by performing nonlinear dynamic analysis. 364 earthquake records were selected and divided into three subgroups by considering peak ground velocities which represents low, medium and high intensities of earthquake. In addition, seismic displacement demands were calculated by considering four different hysteretic models and the effect of hysteretic models on seismic demands were investigated. Precast buildings were classified according to their lateral strength, stiffness and ductility capacities and fragility curve of each class of buildings were calculated according to pek ground velocities. Results have shown that lateral strength ratio and ductility capacities are the most effective parameters which reduce the scatter in the fragility curves when heavy damage and collapse cases considered. Therefore fragilities of precast buildings representing the similar strength and ductility classes are represented by average fragility curves. By using these average curves which are described by mean and standard deviation values it is expected to estimate the damage probabilities of similar building classes. Finally, the effect of structural properties on the performance levels of buildings is determined. It is concluded that lateral strength capacity is effective on all performance levels and ductility is effective on high damage levels accordingly. It is also determined that seismic demands obtained from different hysteretic models correspond to similar levels especially for low damage cases. It is also determined that seismic demands calculated by using bilinear slip model are higher than the other hysteretic models especially in higher damage levels such as heavy damage and collapse cases.