5.1 Giriş
Bina yerdeğiştirme taleplerinin belirlenmesinde iki yöntem kullanılmıştır. Bunlardan ilki DBYBHY-2007’de verilen doğrusal elastik olmayan yerdeğiştirme hesaplama yöntemi, diğeri ise eşdeğer “tek serbestlik dereceli” (SDOF) sisteme indirgenen bina modellerinin seçili deprem kayıtları kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan dinamik analize tabi tutulmasıdır.
5.2 DBYBHY-2007’ye Göre Yerdeğiştirme Taleplerinin Belirlenmesi
DBYBHY-2007’ye göre yerdeğiştirme talebinin belirlenmesi elastik yerdeğiştirme talebinin belirli bir katsayı ile çarpılarak doğrusal elastik olmayan yerdeğiştirme talebine çevrilmesine dayanmaktadır (2007). Öncelikle yönetmelikte verilen elastik ivme spektrumu, elastik yerdeğiştirme spektrumuna çevrilmektedir. Bu spektrum kullanılarak bina periyoduna karşılık gelen yerdeğiştirme değeri (spektral yerdeğiştirme) belirlenir. Eğer yapı periyodu yapının bulunduğu zemine göre belirlenen TB değerinden büyükse “eş yerdeğiştirme” kuralı geçerlidir. Yapının doğrusal elastik olmayan spektral yerdeğiştirme talebi elastik spektral yerdeğiştirme talebine eşit kabul edilir. Eğer yapı periyodu TB değerinden küçükse “eş enerji” kuralı geçerlidir. Bu durumda yapı akma dayanımına bağlı bir katsayı ile çarpılarak (CR1) yapı elastik spektral yerdeğiştirme değeri, doğrusal elastik olmayan spektral yerdeğiştirme değerine çevrilmiş olmaktadır.
Görüldüğü gibi bu yönteme göre yapı yerdeğiştirme talebinin doğru şekilde belirlenmesi yönetmelik elastik ivme spektrumunun ve elastik yerdeğiştirme ile doğrusal elastik olmayan yerdeğiştirme arasında geçiş sağlayan katsayıya (CR1) bağlıdır. Yönetmelikte yer alan bu yöntemin değerlendirilmesi amacıyla çalışma kapsamında yer alan modellerin SDOF sisteme indirgenmiş halleri doğrusal olmayan dinamik analiz ile incelenmiştir. Gerçek depremler kullanılarak yapılan bu analiz sonuçları ile yönetmelik sonuçları karşılaştırılmıştır.
5.3 Doğrusal Olmayan Dinamik Analiz İle Yerdeğiştirme Taleplerinin Belirlenmesi
Zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan dinamik analiz ile depremlerin frekans içeriği ve yüklemenin dinamik karakterinin daha iyi yansıtılması söz konusudur. Bu sebeple yönetmelikte yer alan metoda karşı üstünlüğünden söz edilebilir. Çalışma kapsamında modellerin eşdeğer SDOF halleri analiz edilmiştir. Analizlerde BiSpec programı kullanılmıştır (Hachem, BiSpec). Modellerin SDOF sisteme dönüştürülmesi DBYBHY-2007, FEMA-356 ve FEMA-440 dokümanlarında ortak yer alan şekilde dayanım değerlerinin birinci mod etkin kütle, yerdeğiştirme değerlerinin ise birinci mod katkı çarpanına bölünmesi ile gerçekleştirilmiştir (FEMA-356, 2000; FEMA-440, 2005; DBYBHY-2007, 2007).
Analizlerde 264 adet gerçek ivme kaydı kullanılmıştır. İvme kayıtları PEER web sitesinden alınmıştır (PEER, http://peer.berkeley.edu). DBYBHY-2007’de dört farklı zemin sınıfı yer almaktadır. Bu zemin sınıflarının belirlenmesinde zemin sıkılık, dayanım ve rijitliğine göre belirlenmiş zemin gruplarından yararlanılmaktadır. Bir çok diğer zemin sınıflandırma metodunun aksine (FEMA- 356, 2000) yönetmeliğimizde üst zemin tabakasının kalınlığı da önemlidir. Fakat deprem kayıtlarının alındığı kaynaklarda bu tür bir sınıflandırma yer almamaktadır. Bu sebeple DBYBHY-2007’de yer alan zemin grupları kayma dalgası hızlarından yararlanılarak USGS zemin sınıflandırma sistemi ile yönetmeliğimiz sistemi arasında en uygun eşleştirmeler yapılmaya çalışılmıştır. Buna göre Z1, A grubu; Z2, B grubu; Z3, C grubu; Z4, D grubu zemin ile eşleştirilmiştir.
USGS zemin sınıflandırılması en üst 30 m zemin tabakası ortalama kesme dalgası hızına göre yapılmaktadır. Buna göre ortalama kesme hızı 750 m/s den büyük zeminler A grubu, 750-360 m/s arası B grubu, 360-180 m/s arası C grubu, 180 m/s’den düşük zeminler ise D grubunda yer almaktadır. Fakat D grubu zeminlerde bazı büyüklükler için bulunabilen ivme kaydı sayısı oldukça azdır. Bu sebeple bu çalışmada dalga hızı 180-200 m/s arasında bulunan ve aynı zamanda taban kayası derinliği fazla, geniş vadi zeminler de D grubunda değerlendirilmiştir.
DBYBHY-2007’de 50 yılda aşılma olasılığı %50, %10 ve %2 olmak üzere üç farklı deprem seviyesi tanımlanmıştır. Bunların spektrum değerleri yönetmelikte verilen 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan deprem spektrumunun aşılma olasılığı %50 olan
deprem için yarısı, aşılma olasılığı %2 olan deprem için ise 1.5 katı olduğu belirtilmiştir. Bu durumda 1. derece deprem bölgesi için maksimum yer ivmesi (PGA) değerleri aşılma olasılığı %50 olan deprem için 0.2g, aşılma olasılığı %2 olan deprem için ise 0.6g olarak değerlendirilebilir. Bu sebeple çalışma kapsamında ortalama PGA değerleri 0.2g, 0.4g ve 0.6g olan üç farklı deprem büyüklüğü ve dört farklı zemin grubu olmak üzere 12 grup deprem kaydı dikkate alınmıştır. Bu gruplara ait deprem kaydı adedi, grupta yer alan minimum ve maksimum yer ivmesi değerleri ile grup ortalama değerleri Tablo 5.1’de verilmiştir. Her bir grupta yer alan depremlerin PGA değerlerinin ivme gurubu değerinden fazla farklı olmaması ve ortalama değerinin de grup PGA değeri ile aynı olmasına özen gösterilmiştir.
Tablo 5.1: Gruplara göre kullanılan ivme kayıt değerleri
İvme Grubu Zemin Grubu Adet Min. Maks. (g) Ort. (g)
A 10 0.137 0.251 0.202 B 20 0.170 0.255 0.200 C 52 0.147 0.251 0.200 0.2g D 11 0.119 0.274 0.199 A 14 0.300 0.502 0.403 B 34 0.324 0.503 0.400 C 47 0.313 0.506 0.399 0.4g D 13 0.315 0.501 0.400 A 11 0.503 0.700 0.602 B 23 0.509 0.711 0.603 C 16 0.516 0.704 0.599 0.6g D 13 0.500 0.702 0.601
Bazı zemin grupları için istenilen ivme aralığında kayıt sayısının az olması nedeni ile farklı ivme değerindeki depremlerin ölçeklendirilmesi yoluna gidilmiştir. Ölçeklendirme değerinin mümkün olduğunca bire yakın olmasına çalışılmıştır. Bazı deprem gruplarında ise çok sayıda deprem bulunması sebebiyle daha fazla sayıda kayıt için analiz yapılarak daha güvenli sonuçların alınmasına çalışılmıştır. Çalışmada kullanılan toplam 264 ivme kaydının ait olduğu deprem, istasyon, ölçek değeri, zemin grubu, ilk 30 m kesme dalgası hızı ve PGA değerleri EK F’de verilmiştir.
Yalnız C grubu depremler ve DBYBHY-2007 Z3 grubu zemin için bina deprem talepleri EK G’de verilmiştir.