Farklı ivme kaydı seçim stratejilerinin zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz ile elde edilen ötelenme taleplerine etkisi

Abstract

Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz, deprem etkisindeki yapıların davranışını incelemek amacıyla kullanılabilecek en etkin analiz yöntemidir. Deprem yer hareketi etkisindeki yapıların zaman tanım alanında analizleri için hem yapısal modellerin hazırlanması hem de yer hareketinin temsil edilmesi gerekmektedir. Analizde kullanılacak yer hareketi kaydı ise analiz sonuçlarını ve bunlara bağlı olarak yapılacak tasarım ya da performans değerlendirmesini doğrudan etkilemektedir. Bu yüzden, bir yapının bulunduğu bölgenin depremselliği ve yapının üzerinde bulunduğu yerel zemin koşulları ile uyumlu olacak şekilde yer hareketi kayıtlarının seçilmesi, olası bir depremde o yapının göstereceği tepkiyi daha az hata ile tahmin edebilmek için gereklidir. Bu çalışmada, farklı ivme kaydı seçim stratejilerinin, zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerden elde edilecek yapısal tepkilerin merkezi eğilimi ve saçılımı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla farklı periyot ve yatay dayanım oranına sahip 36 farklı tek serbestlik dereceli (TSD) sistem ile farklı kat sayılarına sahip 6 betonarme binanın analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ele alınan ivme kaydı seçim stratejileri, hem ivme kaydı setine ait ortalama spektrumun hem de sette yer alan kayıtlara ait bireysel spektrumların, ilgili hedef spektrum ile uyumunu farklı düzeylerde ele almaktadır. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde tanımlanan ivme kaydı seçim koşulları ile yatay elastik tasarım spektrumu, seçim stratejilerinin geliştirilmesi amacıyla dikkate alınmıştır. Hedef spektrum olarak ZB, ZC ve ZD zemin sınıfları ile uyumlu yatay elastik tasarım spektrumları ayrı ayrı ele alınmıştır. Analizler ile TSD sistemlerde maksimum ötelenme talepleri ve betonarme binalarda maksimum ötelenme oranı ile maksimum göreli kat ötelenmesi oranı talepleri her bir strateji için ayrı ayrı elde edilmiştir. Bu, taleplerin ortalaması ve saçılımı istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Öncelikle ivme kaydı setlerindeki kayıtların spektrumlarına ait spektral saçılımlar ile ivme kayıtlarından elde edilen taleplerin saçılımları karşılaştırılmıştır. Ayrıca ötelenme talepleri dikkate alınarak tek yönlü varyans analizi ve örnekleme analizleri gerçekleştirilmiştir. Ek olarak her bir strateji için medyan ötelenme talepleri ile ortalama ötelenme talepleri ile karşılaştırılmıştır. Son olarak TSD sistem ve betonarme binalar için ötelenme taleplerine ait hasar görebilirlik eğrileri elde edilmiştir.

Nonlinear time history analysis is the most effective analysis method that can be used to investigate the behavior of structures under earthquake motions. Structures which are under the nonlinear time history analysis, structural models should be prepared and appropriate ground motion record sets should be represented. Ground motion records used for time history analysis directly affect the response parameters that would be considered for seismic design or evaluation of structures. Thus, selection of ground motion records based on the seismicity of the region and the local soil conditions that a structure located is important for accurate estimation of the seismic behavior of that structure in a possible earthquake. In this study, the effect of the different ground motion record selection strategies on the central tendency and scattering of structural responses to obtained from nonlinear time history analysis was investigated. For this purpose, nonlinear time history analyzes of 36 different single degree of freedom systems (SDOF) with different period and lateral strength ratio and 6 different 3D reinforced concrete (RC) buildings with different floor was carried out. Ground motion record selection strategies used in the study are including both the compliance of the average spectra with the target spectrum and the compliance of each individual ground motion record with the target spectrum. ZB, ZC and ZD local soil classes were taken into consideration for analyses. Four different ground motion record sets for each strategy, SDOF systems and RC buildings were used. Maximum displacement demands for SDOF systems and maximum displacement and interstory drift ratio demands for RC buildings were obtained separately for each strategy. Then mean of the demands and the scattering of the demands around the mean were statistically evaluated for each strategy. The first of the statistical evaluation, the spectral scattering obtained from the ground motion record sets was compared with the scattering of the displacement demands obtained from these sets. In addition, one-way analysis of variance and sampling distribution were carried out considering the displacement demands. Then, median displacement demands for each strategy and ground motion record sets were obtained and compared with mean displacement demands. Finally, the fragility curves of the displacement demands for TSD systems and RC buildings were obtained.