Düşük ve orta yükseklikteki betonarme binalarda yumuşak kat düzensizliğinin ve zemin yapı etkileşiminin araştırılması

Abstract

Ülkemizde kent nüfusunun yoğun olduğu şehirlerde konut binalarının önemli bir kısmında zemin katlar ticari amaçla kullanılmaktadır. Bu gerekçe ile, zemin katlar diğer katlara oranla daha yüksek tasarlanmaktadır. Bu durum yumuşak kat düzensizliğine neden olabilmektedir. Gerçekleştirilen çalışmada zemin kat yüksekliğine bağlı yumuşak kat düzensizliği davranışı zemin-yapı etkileşimi dikkate alınarak araştırılmıştır. Bu kapsamda 4, 8 ve 12 katlı betonarme çerçeve binalar modellenerek zemin kat yüksekliği 3, 3.5 ve 4 metre olarak 3 farklı şekilde DBYBHY-2007 kriterlerine göre tasarlanmıştır. Hazırlanan modeller zemin yapı etkileşimli ve ankastre mesnet kabulü ile iki farklı şekilde oluşturulmuştur. Farklı rijitliğe sahip 3 zemin tipi ve 15 adet farklı gerçek deprem ivme kaydı kullanılarak ankastre ve zemin yapı etkileşimli modeller için toplamda doğrusal olmayan 720 dinamik ve 9 adet statik analiz gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde zemin kat yüksekliğindeki artış ile birlikte taleplerin zemin katta yoğunlaştığı görülmektedir. Sismik taleplerin bir katta yoğunlaşması durumunda toplam çatı katı yer değiştirmesi azalsa bile eleman bazında hasar yoğunluğu artış göstermekte ve kat mekanizmasına neden olabilmektedir. Kat yüksekliğindeki artış ile birlikte modellerin doğal titreşim periyodu da değiştiği için, ivme kayıtlarının karakteristik özellikleri de sonuçlar üzerinde belirleyicidir. Zemin-yapı etkileşimli modellerde özellikle düşük rijitliğe sahip zemin profili dikkate alındığında ankastre modellere kıyasla hesaplanan talepler dikkat çekici oranda değişmektedir. İki yaklaşım arasındaki farklar beklendiği gibi zemin rijitliği arttıkça azalmaktadır. Sonuç olarak zemin kat yüksekliğindeki artış nedeniyle meydana gelen yumuşak kat düzensizliği hasar düzeylerini ve mekanizma riskini arttırmaktadır. Ankastre mesnet kabulü ise her durumda gerçekçi sonuçlar vermemektedir.

Ground story of buildings in many crowded cities with dense population is generally used for commercial purposes. Therefore, the ground-stories are designed to be higher than the other floors. This may cause soft-story irregularity. This study aims to investigate the soft-story irregularity behavior due to the ground-story height considering soil-structure interaction. For this purpose, 4, 8 and 12 story reinforced concrete frame buildings having 3, 3.5 and 4.0 meters ground story heights were modeled according to 2007 Turkish Earthquake Code TEC-2007. The behavior of buildings with soil-structure interaction is compared to the behavior of buildings with fixed base. A total of 720 nonlinear dynamic and 9 nonlinear static analyses were performed for the fixed base and soil-structure interaction models using three different soil profile with different stiffness and 15 different real ground-motion records. When the obtained results are evaluated, it can be said that the seismic demands are concentrated at the ground story as the the ground story height is increased. The damage level of structural members at the ground story also increases with the story-mechanism even if roof level displacement demands decrease. As the natural vibration period of the models changes with the increase in story-height, the characteristics of the ground-motion records are also effective on the results. The comparison of soil structure interaction and fixed base models shows that the differences in displacement demands increase as the soil stiffness decreases. The differences between the two approaches are negligible fort he stiffer soils. The outcomes of this study illustrates that the soft floor irregularity due to the ground story height increases the damage levels and mechanism risk of the reinforced concrete buildings. Besides, the use of fixed base models is not a realistic assumption in certain cases.