Yapıların sismik davranışının çekiçleme etkisi ve zemin yapı etkileşimi dikkate alınarak araştırılması

Abstract

Ülkemizde kent nüfusunun yoğun olduğu büyük şehirlerde, şehir merkezindeki arazi maliyetlerinin yüksek olması nedeniyle bitişik olarak inşa edilmiş düşük ve orta katlı birçok yapı bulunmaktadır. Bitişik nizam olarak inşa edilmiş bu yapılar arasında yeterli boşluk oranı bırakılmamakta ve geçmiş depremlerde gözlemlendiği gibi sismik etkiler altında ciddi hasarlar meydana gelebilmektedir. Ancak, mevcut yapılarının sismik performansının belirlenmesi ve binaların tasarımı aşamalarında çoğunlukla çekiçleme etkileri ihmal edilmektedir. Çekiçleme etkilerinin dikkate alındığı sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır ve çoğunda zemin-yapı etkileri ihmal edilmektedir. Gerçekleştirilen çalışmanın amacı çekiçleme düzensizliğinin yapı davranışı üzerindeki etkilerinin zemin-yapı etkileşimi dikkate alınarak incelenmesidir. Bu kapsamda 4, 8, 12 ve 16 katlı iki boyutlu çerçeve bina modelleri kullanılarak çekiçleme etkileri 4 farklı rijitliğe sahip zemin tipi altında incelenmiştir. Sonuçlar ankastre mesnetli modellerle karşılaştırılmıştır. Modelleme sırasında bitişik binaların bağlantısı link elemanlar ile sağlanmıştır. Kullanılan link elemanlar doğrusal (lineer) yay modeline göre tasarlanmıştır. 15 farklı ivme kaydının kullanıldığı çalışmada toplamda 440 farklı zaman-tanım alanında doğrusal olmayan dinamik analiz gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, deplasman talepleri, göreli kat ötelenme oranı, link kuvvetleri ve kat kesme kuvvetleri incelenmiştir. İncelemeler sonucunda çekiçleme düzensizliğinin deplasman taleplerini, kesit hasarlarını ve göreli kat ötelenme oranlarını çoğunlukla olumsuz yönde etkilediği görülmüştür. Bazı durumlarda komşu bina nedeniyle deplasman taleplerinin sınırlanmasına karşın, çarpışma etkileri nedeniyle talep dağılımları olumsuz yönde etkilenmektedir. Ayrıca yönetmelikte kullanılan minimum boşluk oranı değerleri birçok deprem kaydı altında aşılmıştır.

There are great number of low- and mid-rise structures built adjacent in Turkey due to the high cost of land in the city center. These buildings, which were constructed as adjacent, have inadequate distance and it can cause serious damage under seismic effects as observed in past earthquakes. The interaction between adjacent buildings is not considered during seismic design stage or performance assessment of existing structures for most of cases. There are limited number of studies considered pounding effect in literature. But soil-structure interaction is neglected in these studies. The aim of this study is to evaluate the effect of pounding irregularity on seismic behavior of building structures considering soil-structure interaction. For this purpose, the pounding effects are investigated with using 4-, 8, 12 and 16-story two-dimensional building models on four different soil profiles that have different stiffness. The outcomes are also compared with fixed-base models (non-SSI). The connection of adjacent buildings was made with link members (gap) by considering linear spring model. Nonlinear time-history analyses were performed with using 15-different real ground-motion records which were taken from destructive earthquakes occurred in the past. Various number of parameters including displacement demands, interstory drift ratios (IDR), link forces and shear forces. 440 different nonlinear time-history analyses were performed during the study when all cases are considered. It’s concluded that, the pounding irregularity have negative influence on seismic demands, section damage levels and IDR values for most cases. Even though the displacement demands limited by adjacent building for some conditions, the pattern of seismic demands throughout the height, still affected in negative way. It’s also observed that the required distance between the adjacent buildings defined in seismic codes were exceeded for most of ground-motion records.