Ek dış merkezlikli binalarda burulmanın deprem davranışı üzerindeki etkileri

Abstract

The evaluation of building damages in Turkey following moderate and strong earthquakes last three decades emphasized inadequate seismic performance of existing mid-rise reinforced concrete buildings. Torsion due to geometric or stiffness irregularity is one of reasons for inadequate performance. Therefore, seismic performance and torsional behaviour evaluation of existing buildings are extremely important. This study aims to evaluate the effect of torsion on seismic behaviour of existing mid-rise buildings with addional eccentricity using nonlinear time history analysis. The average structural roperties of existing 4 and 7-story building called as “reference buildings” are used and designed per 1975 and 1998 Turkish Earthquake Codes to represent mid-rise reinforced concrete buildings. These buildings are given different additional eccentrities for torsion. The reference and other buildings with additional eccentiricities are modelled as 3-D to reflect nonlinear behaviour. Five different models with different additional eccentirities are obtained by changing column direction, dimensions or both column direction and dimensions in addition to the reference model for each building group. Total of 24 building models are subjected to 12 different ground motions resulting in 288 nonlinear time history analyses using SAP2000 analysis program. Roof displacement and interstory drift ratio demands and torsional irregularity coefficient values are computed using obtained results. The results showed that the interstroy dirft ratios increase as torsional irregularity coefficient increases. Besides, the interstory drift ratios are obtained at the lower stories of the buildings. The analyses also illustrate that 2% interstory drift ratio limit provided in 2007 Turkish Earthquake Code is exceeded and the highest torsional irregularity coefficients are observed for the 4-story buildings per 1975 TEC. The variation of the torsional irregularity coefficients between 1.0 and 1.993 indicates that the torsional irregularity limit value of 2 needs to be revised.

Ülkemizde son otuz yılda yaşanan depremler sonrası yapılan değerlendirmeler mevcut orta yükseklikli betonarme binaların sismik performaslarının yetersiz olduğunu göstermiştir. Yetersiz sismik performansın nedenlerinden biri de yapı geometrisi ve rijitlik dağılımına bağlı olarak gelişen burulma davranışıdır. Bu nedenle mevcut binaların deprem performansları ve burulma davranışlarını en gerçekçi şekilde değerlendirmek büyük önem arz etmektedir. Çalışmanın amacı orta yükseklikteki betonarme binalarda ek dış merkezlik nedeniyle oluşan burulma davranışının sismik performans üzerindeki etkilerinin zaman tanım alanında doğrusal olmayan dinamik analiz yöntemi ile değerlendirilmesidir. Bu amaç doğrultusunda mevcut yapı sokunun ortalama özelliklerini yansıtan, her biri 1975 ve 1998 Afet Yönetmeliklerine göre ayrı ayrı tasarlanan, 4 ve 7 katlı referans bina modelleri ile bu binalara çeşitli şekillerde farklı eksantrisite oranları verilen bina modelleri doğrusal olmayan davranışı yansıtacak şekilde 3-B olarak modellenmiştir. Referans binalarda kolon boyutu, kolon yönü veya kolon boyutu ile kolon yönünün değiştirilmesi ile oluşturulan farklı eksantirite oranlarında her bina grubu için altışar adet model oluşturulmuştur. SAP2000 programı kullanılarak dört bina grubu için oluşturulan 24 adet model ve çalışmada kullanılan 12 adet deprem kaydı ile toplam 288 adet zaman tanım alanında dinamik analiz gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda binaların çatı deplasman ve göreli kat ötelenme talepleri ile burulma katsayıları hesaplanmıştır. Elde edilen veriler kullanılarak eksantrisite oranlarına göre binaların sismik performansları ve burulma davranışları değerlendirilmiştir. Binanın burulma düzensizliği katsayısı arttıkça göreli kat ötelenme değerlerinin arttığı, en büyük göreli ötelenmelerin genellikle binanın alt katlarında oluştuğu, analizlerde yönetmelikte verilen göreli kat ötelenme sınırı olan %2 değerinin aşıldığı, eksansitisite nedeniyle oluşan burulma katsayılarının 1975 yönetmeliğine göre tasarlanan 4 katlı binalarda daha kritik olduğu, eksantrisite oranlarının 1 ile 1.993 arasında değiştiği ve yönetmelikte burulma düzensizliğ için verilen 2 sınırının oldukça yüksek bir değer olduğu ve revize edilmesi gerektiği gözlenmiştir.