İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
MEVCUT BETONARME BİR YAPININ DOĞRUSAL OLMAYAN YÖNTEM KULLANILARAK PERFORMANS SEVİYESİNİN
BELİRLENMESİ VE FARKLI ZEMİN SINIFLARI İÇİN KARŞILAŞTIRILMASI
YÜKSEK LİSANS TEZİ İnş. Müh. Gözde SEZGİN
Anabilim Dalı: İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ Programı: DEPREM MÜHENDİSLİĞİ
İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
MEVCUT BETONARME BİR YAPININ DOĞRUSAL OLMAYAN YÖNTEM KULLANILARAK PERFORMANS SEVİYESİNİN
BELİRLENMESİ VE FARKLI ZEMİN SINIFLARI İÇİN KARŞILAŞTIRILMASI
YÜKSEK LİSANS TEZİ İnş. Müh. Gözde SEZGİN
(501051223)
EYLÜL 2008
Tez Danışmanı : Doç.Dr. Pelin GÜNDEŞ BAKIR
Diğer Jüri Üyeleri : Prof.Dr. Hasan BODUROĞLU (İ.T.Ü.)
Prof.Dr. Faruk YÜKSELER (Y.T.Ü.) Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 05.09.2008
ÖNSÖZ
Bu tez çalışmasında, perde ve çerçeve taşıyıcılı sistemden oluşan bir okul binasının DBYBHY 2007 7. bölümünde bulunan “Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemiyle İtme Analizi” ile performansının bulunması ve bu performansın farklı zemin sınıflarına göre karşılaştırılması sunulmaktadır.
Tez çalışmam süresince bilgilerini ve desteğini hiç esirgemeyen, bana değerli vaktini ayırıp yol gösteren tez danışman hocam Sn. Doç. Dr. Pelin GÜNDEŞ BAKIR’a; yüksek lisans öğrenimim boyunca bana çok yardımcı olan Sn. Ç. Müh. Gülçin GÜLEY’e teşekkürü borç bilir, saygılarımı sunarım.
Bu yoğun tez çalışması temposunda benden bilgilerini ve desteğini hiç esirgemeyen; lisans ve yüksek lisans öğrenimim boyunca beni yalnız bırakmayan arkadaşlarıma sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Hayatım boyunca yanımda olan, her türlü özveriyle, sevgiyle, saygıyla, anlayışla beni bugünlere getiren babam Hüseyin SEZGİN’e, annem Hatice SEZGİN’e, sevgili kardeşlerime ve halama minnettarım.
İÇİNDEKİLER
KISALTMALAR v
TABLO LİSTESİ vi
ŞEKİL LİSTESİ vii
SEMBOL LİSTESİ ix
ÖZET xi
SUMMARY xii
1. GİRİŞ 1
2. DEPREM BÖLGELERİNDE YAPILACAK BİNALAR HAKKINDA YÖNETMELİK 2007’YE GÖRE PERFORMANSA DAYALI
DEĞERLENDİRME 3
2.1 Giriş 3
2.2 Binalarda Bilgi Toplanması 3
2.2.1 Bilgi Düzeyleri 3
2.2.2 Betonarme Binalarda Sınırlı Bilgi Düzeyi 4
2.2.3 Betonarme Binalarda Kapsamlı Bilgi Düzeyi 5
2.2.4 Betonarme Binalarda Kapsamlı Bilgi Düzeyi 6 2.3 Yapı Elemanlarında Hasar Sınırları ve Hasar Bölgeleri 7
2.3.1 Kesit Hasar Sınırları 7
2.3.2 Kesit Hasar Bölgeleri 8
2.3.3 Kesit ve Eleman Hasarlarının Tanımlanması 9
2.4 Bina Deprem Performansınn Belirlenmesi 9
2.5 Binalar İçin Hedeflenen Performans Düzeyleri 11
2.6 Deprem Hesabına İlişkin Genel İlke ve Kurallar 13
3. DEPREMDE BİNA PERFORMANSININ DOĞRUSAL ELASTİK HESAP
YÖNTEMLERİ İLE BELİRLENMESİ 16
4. DEPREMDE BİNA PERFORMANSININ DOĞRUSAL ELASTİK
OLMAYAN HESAP YÖNTEMLERİ İLE BELİRLENMESİ 24
4.1 Artımsal İtme Analizi İle Performans Değerlendirmesinde İzlenecek Yol 24 4.2 Doğrusal Elastik Olmayan Davranışın İdealleştirilmesi 26 4.3 Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile İtme Analizi 29 4.4 Artımsal Mod Birleştirme Yöntemi ile İtme Analizi 34 4.5 Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi 34 5. ÖRNEK BİR OKUL BİNASININ LİNEER OLMAYAN STATİK İTME ANALİZİ İLE PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ VE PERFORMANSIN
FARKLI ZEMİN SINIFLARINA GÖRE KARŞILAŞTIRILMASI 35
5.2 Yapı Bilgileri 35 5.2.1 Tasarım ve Performans Belirlenmesi İçin Gerekli Parametreler 40 5.2.2 Binadan Rölöve Alınması ve Binanın Modellenmesi 44 5.2.3 Performans Değerlendirilmesinde Kullanılacak Eleman Rijitlikleri 46 5.2.4 Performans Değerlendirilmesi İçin Dinamik Özelliklerin Belirlenmesi 46
5.3 Yapıya Etki Eden Yükler 47
5.3.1 Ölü Yükler 47
5.3.2 Hareketli Yükler 48
5.4 Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yönteminin Uygulanabilirlik Tahkiki 48 5.5 DBYBHY’07 Doğrusal Elastik Olmayan Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü
Yöntemi ile Deprem Performansının Z1’e Göre Belirlenmesi 49
5.5.1 Malzeme Özellikleri ve Kabulleri 49
5.5.2 Plastik Mafsal Hipotezi 54
5.5.3 Kesit Analizleri 55
5.5.4 Kesitlerin Plastik Özelliklerinin Tanımlanması 58 5.5.5 Birim Şekil Değiştirme İstemlerinin Belirlenmesi 59
5.5.6 Binanın Kapasite Eğrisinin Elde Edilmesi 61
5.5.7 Doğrusal Olmayan Tepe Yerdeğiştirmesinin Belirlenmesi 63 5.5.8 Yapı Elemanlarının Hasar Düzeylerinin Belirlenmesi 65 5.5.9 Binanın Farklı Depremlerdeki Performans Seviyeleri 75 5.6 DBYBHY’07 Doğrusal Elastik Olmayan Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü
Yöntemi ile Deprem Performansının Z2’ye Göre Belirlenmesi 78 5.6.1 Doğrusal Olmayan Tepe Yerdeğiştirmesinin Belirlenmesi 78 5.6.2 Yapı Elemanlarının Hasar Düzeylerinin Belirlenmesi 79 5.6.3 Binanın Z2’ye Göre X Yönünde Şiddetli Depremdeki Performans Seviyesi86
6. SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ 87
EKLER 89
KAYNAKLAR 96
KISALTMALAR
SAP2000 : Integrated Software for Structural Analysis and Design
BS : Beton Sınıfı
BÇ : Beton Çeliği
ABYYHY1998 : Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1998 DBYBHY2007 : Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik
2007 GV : Kesit Güvenlik Sınırı GÇ GB : Kesit Göçme Sınırı : Göçme Bölgesi GÖ CG
: Göçme Öncesi Performans Seviyesi : Can Güvenliği Performans Seviyesi HK : Hemen Kullanım Performans Seviyesi MN : Kesit Minimum Hasar Sınırı
TDY2007 : Türk Deprem Yönetmeliği 2007 TS-500 TS-10465 XTRACT G Q MHB BHB İHB
: Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları : Türk Standardı 10465
: Cross-sectional X Structural Analysis of Components : Düşey Sabit Yükler
: Düşey Hareketli Yükler : Minimum Hasar Bölgesi : Belirgin Hasar Bölgesi : İleri Hasar Bölgesi
TABLO LİSTESİ
Sayfa No
Tablo 2.1 : Binalar İçin Bilgi Düzeyi Katsayıları ... 4
Tablo 2.2 : Deprem Etkisi Parametreleri ...12
Tablo 2.3 : Farklı Deprem Düzeyinde Binalar İçin Öngörülen Minimum Performans Hedefleri ...12
Tablo 3.1 : Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi’nin Uygulanabileceği Binalar...17
Tablo 3.2 : Betonarme Kirişler İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki/Kapasite Oranları(rs) ...21
Tablo 3.3 : Betonarme Kolonlar İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki/Kapasite Oranları(rs) ...22
Tablo 3.4 : Betonarme Perdeler İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki/Kapasite Oranları(rs) ...22
Tablo 3.5 : Güçlendirilmiş Duvarlar İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki/Kapasite Oranları(rs) ve Göreli Kat Ötelemesi Oranları ...23
Tablo 5.1 : Kiriş Özellikleri ...39
Tablo 5.2 : Kiriş Özellikleri ...43
Tablo 5.3 : Bina Modlarının Periyodları ve Karşı Gelen Etkin Kütle Oranları ...47
Tablo 5.4 : X-X Doğrultusu İçin Burulma Düzensizlikleri ...48
Tablo 5.5 : Y-Y Doğrultusu İçin Burulma Düzensizlikleri ...49
Tablo 5.6 : X Doğrultusu İçin İtme ve Modal Kapasite Eğrileri ...62
Tablo 5.7 : Y Doğrultusu İçin İtme ve Modal Kapasite Eğrileri ...63
Tablo 5.8 : Zemin Kat Kolon-Kiriş Birleşim Bölgesi Kesme Kontrolü ...71
Tablo 5.9 : Zemin Kat Kolonlarının X Doğrultusu İçin Kesme Güvenliği ...72
Tablo 5.10 : Zemin Kat Perdelerinin X Doğrultusu İçin Kesme Güvenliği ...73
Tablo 5.11 : Zemin Kat Kirişleri X Doğrultusu İçin Kesme Güvenliği...74
Tablo 5.12 : Performans Şartları ...75
Tablo 5.13 : Tasarım Depremi İçin Eleman Hasar Durumları ...76
Tablo 5.14 : Şiddetli Deprem İçin Eleman Hasar Durumları ...77
Tablo 5.15 : Z2’ye Göre Zemin Kat Kolon-Kiriş Birleşim Bölgesi Kesme Kontrolü ...82
Tablo 5.16 : Z2’ye Göre Zemin Kat Kolonlarının X Doğrultusu İçin Kesme Güvenliği ...83
Tablo 5.17 : Z2’ye Göre Zemin Kat Perdelerinin X Doğrultusu İçin Kesme Güvenliği ...84
Tablo 5.18 : Z2’ye Göre Zemin Kat Kirişlerinin X Doğrultusu İçin Kesme Güvenliği ...85
Tablo 5.19 : Z2’ye Göre X Doğrultulu Şiddetli Deprem İçin Eleman Hasar Durumları ...86
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa No
Şekil 2.1 : Betonarme Elemanlardaki Kesit Hasar Bölgeleri ... 8
Şekil 2.2 : Betonarme Binaların Performans Düzeyleri ...11
Şekil 4.1 : Doğrusallaştırılmış Akma Yüzeyi ...26
Şekil 4.2 : İç Kuvvet-Plastik Şekil Değiştirme Bağıntısında Pekleşme Etkisinin Gözönüne Alınmaması Durumu ...27
Şekil 4.3-a : İç Kuvvet-Plastik Şekil Değiştirme Bağıntısında Pekleşme Etkisinin Gözönüne Alınması Durumu ...27
Şekil 4.3-b : Akma Eğrisi ve Akma Vektörü ...28
Şekil 4.4 : İtme Eğrisi ...30
Şekil 4.5 : Modal Kapasite Diyagramı ...31
Şekil 4.6 : T1(1) Başlangıç Periyodunun TB’den Büyük Olması Durumu ...32
Şekil 4.7 : T1(1) Başlangıç Periyodunun TB’den Küçük Olması Durumu ...33
Şekil 5.1 : Bodrum Kat Kalıp Aplikasyon Planı ...36
Şekil 5.2 : Zemin Kat Kalıp Aplikasyon Planı...37
Şekil 5.3 : 1.Normal Kat Kalıp Aplikasyon Planı ...38
Şekil 5.4 : Taşıyıcı Sistem Kesitleri ve Donatı Detayları ...42
Şekil 5.5-a : SAP2000 Perde Modeli ...45
Şekil 5.5-b : Perde Modeli ve Modelleme Esasları ...45
Şekil 5.5-c : Okul Binasının Üç Boyutlu Bilgisayar Modeli ...46
Şekil 5.6 : Sargılı ve Sargısız Beton Modelleri ...51
Şekil 5.7 : Çeliğin Gerilme-Şekil Değiştirme İlişkisi ...53
Şekil 5.8 : Hesaba Esas Çelik Gerilme-Şekildeğiştirme Grafiği...53
Şekil 5.9 : XTRACT Kolon Modeli (S30x60 tip için) ...55
Şekil 5.10-a : Kesit Minimum Hasar Sınırı İçin Akma Yüzeyi Diyagramı ...56
Şekil 5.10-b : Kesit Güvenlik Sınırı İçin Akma Yüzeyi Diyagramı ...56
Şekil 5.10-c : Kesit Göçme Sınırı İçin Akma Yüzeyi Diyagramı ...57
Şekil 5.11: XTRACT Kiriş Modeli(K30x60 tip için) ...57
Şekil 5.12: X Doğrultusunda Talep ve Kapasite Eğrileri ...64
Şekil 5.13: Y Doğrultusunda Talep ve Kapasite Eğrileri ...65
Şekil 5.14: X Doğrultusundaki Tasarım Depremi Etkisiyle Plastikleşen Kesitler ...66
Şekil 5.15: Y Doğrultusundaki Tasarım Depremi Etkisiyle Plastikleşen Kesitler ....66
Şekil 5.16: X Doğrultusundaki Şiddetli Deprem Etkisiyle Plastikleşen Kesitler ...67
Şekil 5.17: Y Doğrultusundaki Şiddetli Deprem Etkisiyle Plastikleşen Kesitler ...67
Şekil 5.18: X Doğrultulu Şiddetli Depremde 30x60 Kolonu Hasar Durumu ...68
Şekil 5.19: X Doğrultulu Tasarım Depreminde 30x780 Perdesi Hasar Durumu...69
Şekil 5.20: Y Doğrultulu Şiddetli Depremde 30x390 Perdesi Hasar Durumu ...69
Şekil 5.21: Y Doğrultulu Tasarım Depreminde 30x560 Perdesi Hasar Durumu...70
Şekil 5.23: Z2’ye Göre X Doğrultusundaki Şiddetli Deprem Etkisiyle Plastikleşen
Kesitler ...79
Şekil 5.24: X Doğrultulu Şiddetli Depremde 30x60 Kolonu Hasar Durumu ...80
Şekil 5.25: X Doğrultulu Şiddetli Depremde 30x560 Perdesi Hasar Durumu ...81
Şekil A.1 : Binanın 1. Mod Şekli ...90
Şekil A.2 : Binanın 2. Mod Şekli ...90
Şekil A.3 : Binanın 3. Mod Şekli ...91
Şekil A.4 : Binanın 4. Mod Şekli ...91
Şekil A.5 : Binanın 5. Mod Şekli ...92
Şekil A.6 : Binanın 6. Mod Şekli ...92
Şekil A.7 : Binanın 7. Mod Şekli ...93
Şekil A.8 : Binanın 8. Mod Şekli ...93
Şekil A.9 : Binanın 9. Mod Şekli ...94
Şekil A.10 : Binanın 10. Mod Şekli ...94
Şekil A.11 : Binanın 11. Mod Şekli ...95
SEMBOLLER
Ac : Kolon veya perdenin brüt kesit alanı As : Boyuna donatı alanı
α1(i) : (i)’inci itme adımı sonunda elde edilen birinci moda ait modal ivme a1 : Birinci (hakim) moda ait modal ivme
ay1 : Birinci moda ait eşdeğer akma ivmesi
CR1 : Birinci moda ait spektral yerdeğiştirme oranı
d : Kirişin ve kolonun faydalı yüksekliği
d1(i) : (i)’inci itme adımı sonunda elde edilen birinci moda ait modal yerdeğiştirme
d1(p) : Birinci moda ait modal yerdeğiştirme istemi
dy1 : Birinci moda ait eşdeğer akma yerdeğiştirmesi
Ec : Çerçeve betonunun elastisite modülü
EIo : Çatlamamış kesit eğilme rijitliği
fcm : Mevcut beton dayanımı
fctm : Mevcut betonun çekme dayanımı
fc : Sargılı betonda beton basınç gerilmesi
fcc : Sargılı beton dayanımı
fco : Sargısız betonun basınç dayanımı
fe : Etkili sargılama basıncı
fs : Donatı çeliğindeki gerilme
fsy : Donatı çeliğinin akma dayanımı
fsu : Donatı çeliğinin kopma dayanımı
fyw : Enine donatının akma dayanımı
h : Çalışan doğrultudaki kesit boyutu hk : Kolon boyu (mm)
hi : Kat yüksekliği
Lp : Plastik mafsal boyu
ℓn : Kirişin kolon yüzünden kolon yüzüne net açıklığı
ℓw : Perdenin veya bağ kirişli perde parçasının plandaki uzunluğu
Mx1 : x deprem doğrultusunda doğrusal elastik davranış için tanımlanan birinci
(hakim) moda ait etkin kütle
MD : Düşey yüklerden oluşan kiriş uç momentleri
ME : Artık moment kapasitesi
MK : Mevcut malzeme kapasite dayanımlarından hesaplanan moment kapasitesi
NE : Deprem yükleri altında oluşan kolon eksenel kuvveti
N : Deprem ve düşey yükler altında kolonda oluşan eksenel kuvvet ND : Düşey yükler altına kolonda oluşan eksenel kuvvet
Ra : Deprem Yükü Azaltma Katsayısı
Ry1 : Birinci moda ait Dayanım Azaltma Katsayısı
r : Etki/Kapasite Oranı
S (1)ae1 : İtme analizinin ilk adımında birinci moda ait elastik spektral ivme
S (1)de1 : İtme analizinin ilk adımında birinci moda ait doğrusal elastik spektral
Sdi1 : Birinci moda ait doğrusal olmayan spektral yerdeğiştirme
s : Etriye aralığı
TB : DBYBHY’de tanımlanan ivme spektrumundaki karakteristik periyot
T1 (1) : Başlangıçtaki (i=1) itme adımında birinci (deprem doğrultusunda hakim)
titreşim moduna ait doğal titreşim periyodu
uxN1(i) : Binanın tepesinde (N’inci katında) x deprem doğrultusunda (i)’inci itme
adımı sonunda elde edilen birinci moda ait yerdeğiştirme
uxN1(p) : Binanın tepesinde (N’inci katında) x deprem doğrultusunda tepe
yerdeğiştirme istemi
V : Deprem ve düşey yükler etkisi altında kiriş uçlarında oluşan kesme kuvveti Ve : Kolon ve kirişte enine donatı hesabına esas alınan kesme kuvveti
Vr : Kolon, kiriş veya perde kesitinin kesme dayanımı
Vx1(i) : x deprem doğrultusunda (i)’inci itme adımı sonunda elde edilen birinci
moda (hakim) ait taban kesme kuvveti
ω1 (1) : Başlangıçtaki (i=1) itme adımında birinci (deprem doğrultusunda hakim)
titreşim moduna ait doğal açısal frekans
ωB : İvme spektrumundaki karakteristik periyoda karşı gelen doğal açısal frekans
(δi)max : İlgili kattaki en büyük göreli kat ötelemesi
εcg : Sargılı bölgenin en dış lifindeki beton basınç birim şekildeğiştirmesi
εcu : Kesitin en dış lifindeki beton basınç birim şekildeğiştirmesi
εs : Donatı çeliği birim şekildeğiştirmesi
εc : Beton basınç birim şekildeğiştirmesi
εcu : Sargılı betondaki maksimum basınç birim şekildeğiştirmesi
εsy : Donatı çeliğinin akma birim şekildeğiştirmesi
εsu : Donatı çeliğinin kopma birim şekildeğiştirmesi
φ φ φ
φp : Plastik eğrilik istemi
φ φ φ
φt : Toplam eğrilik istemi
φ φ φ
φy : Eşdeğer akma eğriliği
Φ xN1 : Binanın tepesinde (N’inci katında) x deprem doğrultusunda birinci moda ait
mod şekli genliği
Г x1 : x deprem doğrultusunda birinci moda ait katkı çarpanı
λ : Eşdeğer Deprem Yükü Azaltma Katsayısı θp : Plastik dönme istemi
ρ : Çekme donatısı oranı ρb : Dengeli donatı oranı
ρs : Kesitte mevcut bulunan ve sargı etkisi sağlayabilen (135o kancalı) enine
donatının hacımsal oranı
ρsh : Perdede ve duvarda yatay gövde donatılarının perde gövdesi brüt enkesit
alanına oranı
ρsm : Kesitte bulunması gereken enine donatının hacımsal oranı
ρ’ : Basınç donatısı oranı
MEVCUT BETONARME BİR YAPININ DOĞRUSAL OLMAYAN YÖNTEM KULLANILARAK PERFORMANS SEVİYESİNİN BELİRLENMESİ VE FARKLI ZEMİN SINIFLARI İÇİN KARŞILAŞTIRILMASI
ÖZET
Bu tez çalışmasında kuvvet esaslı yöntem ile tasarlanan bir betonarme sistemin kuvvet ve şekildeğiştirme esaslı değerlendirilmesi yapılarak yapının nasıl bir deprem performansı sergilediği incelenmiştir. Performans kavramı çerçevesinde deprem talep etkisi göz önünde bulundurularak “DEPREM BÖLGELERİNDE YAPILACAK BİNALAR HAKKINDA YÖNETMELİK 2007 (DBYBHY 2007)”de anlatılan doğrusal olmayan bir yöntem olan “Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi” kullanılarak yapı performasının belirlenmesi konu edilmiştir. Beş katlı betonarme bir okul binası üzerinde konunun detaylı irdelenmesi ve anlatılan yöntemin uygulaması yapılarak incelenen konunun örneklemesi yapılmıştır.
Sunulan bu çalışmanın birinci bölümünde binaların deprem performansının değerlendirilmesi konusu, performans değerlendirme yöntemleri ve çalışmanın içeriği ana hatlarıyla tanımlanmıştır.
İkinci bölümde DBYBHY 2007’ de anlatılan performans kavramı ve seviyeleri ayrıntılı olarak incelenmiş, eleman bazında hasarlardan yapı bazındaki hasara geçiş konuları, deprem hesabına ilişkin genel ilke ve kurallarincelenmiştir.
Çalışmanın üçüncü bölümünde depremde bina performansının doğrusal elastik yöntemle belirlenmesi konusu anlatılmıştır.
Dördüncü bölümde bina performansının doğrusal olmayan elastik yöntemle belirlenmesi, artımsal itme analizi ile performans değerlendirmesi ve itme analizi yöntemleri konularına değinilmiştir.
Beşinci bölümde örnek bir okul binasının doğrusal olmayan statik itme analizi ile performans değerlendirmesi, performansın farklı zemin sınıflarına göre belirlenmesi ve yapı elemanları hasar durumları incelenmiştir.
Son bölümde ise bina analiz sonuçları farklı zemin sınıflarına göre karşılaştırılıp, yorumlanmıştır.
DETERMINATION OF THE PERFORMANCE LEVEL OF AN EXISTING REINFORCED CONCRETE STRUCTURE USING PUSHOVER ANALYSIS AND ACCORDING TO DIFFERENT SOIL TYPES
SUMMARY
In this thesis, the performance level of an existing reinforced concrete structure is determined for different soil types. In the framework of the performance concept, the nonlinear ‘‘Incremental Equivalent Earthquake Load Method’’ is used.
In the first part of the studty, general information on the evaluation of the structural performance is presented. In the second part, the performance concept, its relation to damage, the general principles and the modeling assumptions have been studied in detail. In the third part of the study, the linear elastic method is discussed. In the fourth part, the determination of structure performance using nonlinear elastic method and the performance evaluation with push-over analysis have been described. In the fifth part, the performance evaluation of a school building with nonlinear static push-over analysis, the determination of the performance level according to different soil types and the damage location and extent are investigated. In the last part of the study, structure analysis results for different soil types have been compared and discussed.
1. GİRİŞ
Ülkemizi ve tüm dünyayı tehdit eden deprem, yerkabuğunda meydana gelen kırılmalar sonucu açığa çıkan çok büyük enerjinin dalgalar halinde yayılması olayıdır. Ülkemizde meydana gelen depremler büyük bir mal ve can kayıplarına yol açmıştır. Özellikle son yıllarda yaşanan Adana-Ceyhan, Marmara ve Bolu-Düzce Depremleri bunun en ağır örnekleridir. Ülkemizde geçmiş depremlerde görülen hasarlar, kentsel dönüşüm sürecinin başlaması ve mevcut yapıların performanslarının değerlendirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Depremin oluşumunu engellemek mümkün değildir, fakat meydana getireceği hasarı, can, mal ve sosyo-ekonomik kayıpları asgari seviyelere indirmek mümkündür.
Depremin ülkemizde bu derece ciddi kayıplara yol açmasının başında yönetmelik esaslarına uyulmadan tasarım yapılması, düşük kalitede malzeme kullanımı, projeye ve mühendislik kurallarına aykırı uygulama yapılmış olması gelmektedir. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik’te mevcut binaların değerlendirilmesiyle ilgili herhangi bir bölüm bulunmamaktadır. Yaşanan deprem afetleri ve doğan ihtiyaçla birlikte 6 Mart 2007’de ülkemizdeki yeni Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY 2007) yürürlüğe girmiştir. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik’te ‘‘Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesinde’’ dönüş periyodu 475 yıl, 50 yıllık ekonomik ömrü boyunca aşılma olasılığı %10 olan bir deprem etkisi altında uygulanacak hesap kuralları, güçlendirme kararlarında esas alınacak ilkeler ve güçlendirme tasarım ilkeleri tanımlanmıştır. Bu yönetmelikteki amaç, hafif şiddetteki depremlerde binalardaki yapısal ve yapısal olmayan sistem elemanlarının herhangi bir hasar görmemesi, orta şiddetteki depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda oluşabilecek hasarın sınırlı ve onarılabilir düzeyde kalması, şiddetli depremlerde ise can güvenliğinin sağlanması amacı ile kalıcı yapısal hasar oluşumunun sınırlanması şeklindedir. Bu amaç doğrultusunda DBYBHY’07 Bölüm 7’de iki ayrı hesap yöntemi önerilmiştir [1]. Bu yöntemler ‘‘Doğrusal Elastik Hesap Yöntemi’’ ve ‘‘Doğrusal Elastik Olmayan Hesap Yöntemi’’dir. Bu iki yöntemin de
uygulanabilmesi için yapının malzeme özellikleri, oturduğu zemin karakteristikleri, statik projeler ve yapı geometrisi hakkında detaylı bilgilere ihtiyaç duyulmaktadır. Doğrusal analiz yöntemleri kuvvet esaslı yöntemler olup, genel olarak yapıya etkimesi beklenen deprem kuvvetlerinin elemanlar tarafından karşılanıp karşılanmadığını sorgulamaktadır. Bu yöntem yaklaşık sonuçlar verebilse de, deprem sırasında oluşabilecek hasar büyüklükleri ve tipleri hakkında net fikirler ortaya koyamamaktadır. Bu durumda daha gerçekçi ve yapının elastik ötesi davranışlarını da hesaba katan doğrusal elastik olmayan analiz yöntemleri kullanılmalıdır.
Doğrusal olmayan analiz yöntemi, deplasman esaslı bir yöntem olup yapının depremde ne kadar elastik ötesi şekildeğiştirme yapacağı araştırılarak bu elastik ötesi yerdeğiştirmenin eleman plastik şekildeğiştirme kapasitesi tarafından karşılanıp karşılanmayacağını tahkik eder.
Yapıların deprem performanslarının değerlendirilmesi için son on yılda geliştirilmiş bulunan statik itme analizine dayalı basitleştirilmiş doğrusal olmayan analiz yöntemleri, mühendislik uygulamalarında giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemlerin en önemli sakıncası, gözönüne alınan dinamik davranışın tek bir titreşim modu ile kısıtlı olmasıdır. Bu nedenle, bu yöntemler sadece iki boyutlu davranış gösteren az katlı ve düzenli binalar için güvenle uygulanabilir. Kritik kesitlerdeki doğrusal olmayan davranışın genellikle plastik mafsal hipotezi ile modellendiği bu analizde amaç, verilen bir deprem etkisi altında sistemde oluşan en büyük yerdeğiştirmelere ve özellikle en büyük plastik şekildeğiştirmelere ilişkin deprem isteminin belirlenmesi, daha sonra bu istem değerlerinin, seçilen performans düzeyleri için tanımlanan şekildeğiştirme kapasiteleri ile karşılaştırılması ve böylece yapısal performansın değerlendirilmesidir. Bu yöntem, yapıların daha güvenli projelendirilmesine, mevcut yapıların performans seviyelerinin belirlenmesine ve en düşük maliyetlerle güçlendirilmesine olanak sağlamaktadır.
Bu çalışma kapsamında statik itme analizi yöntemi kullanılarak mevcut bir okul binasının deprem sonrası performans seviyesi belirlenecek ve farklı zemin sınıflarına göre değerlendirme yapılacaktır.
2. DEPREM BÖLGELERİNDE YAPILACAK BİNALAR HAKKINDA
YÖNETMELİK 2007’YE GÖRE PERFORMANSA DAYALI
DEĞERLENDİRME
2.1 Giriş
Performansa dayalı tasarım ve değerlendirme özellikle son yıllarda yaşanan depremler sonrasında ülkemizde inşaat mühendisliğinde en güncel konular arasında yer almaktadır. Performansa dayalı tasarımın amacı yapının deprem performansını, güvenliğini, göçme şeklini (sünek, gevrek), yapı içerisindeki en kritik kesitleri ve hasar durumunu, oluşan plastik mafsalların şekil değiştirme yeteneğini belirlemek ve iç kuvvet dağılımını gözlemektir.
Ülkemizde ilk defa bu yönetmelikte ‘‘ mevcut binaların değerlendirilmesi ’’ konusu izah edilmekte ve bu değerlendirmeyle ilgili hesap yöntemleri sunulmaktadır. Bununla birlikte değerlendirme sonucu yetersiz görülen yapılar için güçlendirme yöntemleri de açıklanmaktadır.
2.2 Binalardan Bilgi Toplanması
Mevcut binaların değerlendirilmesi için yapı hakkında yeterli düzeyde bilgi toplanması gerekmektedir. Binalardan bilgi toplanmasında yapılacak işlemler, malzeme özelliklerinin, zemin özelliklerinin, taşıyıcı sistem bilgilerinin, bina geometrisinin ve varsa mevcut binada değişiklik ve/veya onarımların belirlenmesi kapsamındadır.
2.2.1 Bilgi Düzeyleri
Binaların incelenmesinden elde edilen mevcut durum bilgilerinin kapsamına göre, her bina türü için bilgi düzeyi ve buna bağlı olarak bilgi düzeyi katsayıları tanımlanmakta ve bu bilgi düzeyleri taşıyıcı eleman kapasitelerinin hesaplanmasında kullanılmaktadır (Tablo2.1).
Tablo 2.1 : Binalar İçin Bilgi Düzeyi Katsayıları
Bilgi Düzeyi Bilgi Düzeyi Katsayısı
Sınırlı 0.75
Orta 0.90
Kapsamlı 1.00
Sınırlı Bilgi Düzeyi: Binanın taşıyıcı sistem projeleri mevcut değildir. Taşıyıcı sistem özellikleri binada yapılacak ölçümlerle belirlenir.
Orta Bilgi Düzeyi: Eğer binanın taşıyıcı sistem projeleri mevcut değilse, sınırlı bilgi düzeyine göre daha fazla ölçüm yapılır. Eğer mevcut ise sınırlı bilgi düzeyinde belirtilen ölçümler yapılarak proje bilgileri doğrulanır.
Kapsamlı Bilgi Düzeyi: Binanın taşıyıcı sistem projeleri mevcuttur. Proje bilgilerinin doğrulanması amacıyla yeterli düzeyde ölçümler yapılır.
2.2.2 Betonarme Binalarda Sınırlı Bilgi Düzeyi
Bina Geometrisi: Saha çalışması ile binanın taşıyıcı sistem plan rölövesi
çıkarılacaktır. Mimari projeler mevcut ise, rölöve çalışmalarına yardımcı olarak kullanılır. Elde edilen bilgiler tüm betonarme elemanların ve dolgu duvarlarının her kattaki yerini, eksen açıklıklarını, yüksekliklerini ve boyutlarını içermelidir ve binanın hesap modelinin oluşturulması için yeterli olmalıdır. Temel sistemi bina içinde veya dışında açılacak yeterli sayıda inceleme çukuru ile belirlenecektir. Binadaki kısa kolonlar ve benzeri olumsuzluklar kat planına ve kesitlere işlenecektir. Binanın komşu binalarla olan ilişkisi (ayrık, bitişik, derz var/yok) belirlenecektir.
Eleman Detayları: Betonarme projeler veya uygulama çizimleri mevcut değildir. Betonarme elemanlardaki donatı miktarı ve detaylarının binanın yapıldığı tarihteki minimum donatı koşullarını sağladığı varsayılır. Bu varsayımın doğrulanması veya hangi oranda gerçekleştiğinin belirlenmesi için her katta en az birer adet olmak üzere perde ve kolonların %10’unun ve kirişlerin %5’inin pas payları sıyrılarak donatı ve donatı bindirme boyu tespiti yapılacaktır. Sıyırma işlemi kolonların ve kirişlerin uzunluğunun açıklık ortasındaki üçte birlik bölümde yapılmalı, ancak donatı bindirme boyunun tespiti amacıyla en az üç kolonda bindirme bölgelerinde
yapılmalıdır. Sıyrılan yüzeyler daha sonra yüksek dayanımlı tamir harcı ile kapatılacaktır. Ayrıca pas payı sıyrılmayan elemanların %20’sinde enine ve boyuna donatı sayısı ve yerleşimi donatı tespit cihazları ile belirlenecektir. Donatı tespiti yapılan betonarme kolon ve kirişlerde bulunan mevcut donatının minimum donatıya oranını ifade eden donatı gerçekleşme katsayısı, kolonlar ve kirişler için ayrı ayrı belirlenecektir. Bu katsayı donatı tespiti yapılmayan diğer tüm elemanlara uygulanarak olası donatı miktarları belirlenecektir.
Malzeme Özellikleri: Her katta kolonlardan veya perdelerden TS-10465’de belirtilen
koşullara uygun şekilde en az iki adet beton örneği (karot) alınarak deney yapılacak ve örneklerden elde edilen en düşük basınç dayanımı mevcut beton dayanımı olarak alınacaktır. Donatı sınıfı, yukarıdaki paragrafta açıklandığı şekilde sıyrılan yüzeylerde yapılan görsel inceleme ile tespit edilecek, bu sınıftaki çeliğin karakteristik akma dayanımı mevcut çelik dayanımı olarak alınacaktır. Bu incelemede, donatısında korozyon gözlenen elemanlar planda işaretlenecek ve bu durum eleman kapasite hesaplarında dikkate alınacaktır.
2.2.3 Betonarme Binalarda Orta Bilgi Düzeyi
Bina Geometrisi: Binanın betonarme projeleri mevcut ise, binada yapılacak
ölçümlerle mevcut geometrinin projesine uygunluğu kontrol edilir. Proje yoksa, saha çalışması ile binanın taşıyıcı sistem rölövesi çıkarılacaktır. Elde edilen bilgiler tüm betonarme elemanların ve dolgu duvarlarının her kattaki yerini, açıklıklarını, yüksekliklerini ve boyutlarını içermelidir. Bina geometrisi bilgileri, bina kütlesinin hassas biçimde tanımlanması için gerekli ayrıntıları içermelidir. Binadaki kısa kolonlar ve benzeri olumsuzluklar kat planına ve kesitlere işlenecektir. Binanın komşu binalarla olan ilişkisi (ayrık, bitişik, derz var/yok) belirlenecektir. Temel sistemi bina içinde veya dışında açılacak yeterli sayıda inceleme çukuru ile belirlenecektir.
Eleman Detayları: Betonarme projeler veya imalat çizimleri mevcut değil ise sınırlı
bilgi düzeyi malzeme özelliklerindeki koşulları geçerlidir, ancak pas payları sıyrılarak donatı kontrolü yapılacak, perde, kolon ve kirişlerin sayısı her katta en az ikişer adet olmak üzere o kattaki toplam kolon sayısının %20’sinden ve kiriş sayısının %10’undan az olmayacaktır. Betonarme projeler veya imalat çizimleri mevcut ise donatı kontrolu için sınırlı bilgi düzeyi malzeme özelliklerinde belirtilen
işlemler, aynı miktardaki betonarme elemanda uygulanacaktır. Ayrıca pas payı sıyrılmayan elemanların %20’sinde enine ve boyuna donatı sayısı ve yerleşimi donatı tespit cihazları ile belirlenecektir. Proje ile uygulama arasında uyumsuzluk bulunması halinde, betonarme elemanlardaki mevcut donatının projede öngörülen donatıya oranını ifade eden donatı gerçekleşme katsayısı kolonlar ve kirişler için ayrı ayrı belirlenecektir. Eleman kapasitelerinin belirlenmesinde kullanılan bu katsayı 1’den büyük olamaz. Bu katsayı donatı tespiti yapılmayan diğer tüm elemanlara uygulanarak olası donatı miktarları belirlenecektir.
Malzeme Özellikleri: Her kattaki kolonlardan veya perdelerden toplam üç adetten az
olmamak üzere ve binada toplam 9 adetten az olmamak üzere, her 400 m2’den bir adet beton örneği (karot) TS-10465’de belirtilen koşullara uygun şekilde alınarak deney yapılacaktır. Elemanların kapasitelerinin hesaplanmasında örneklerden elde edilen (ortalama-standart sapma) değerleri mevcut beton dayanımı (fck) olarak
alınacaktır. Beton dayanımının binadaki dağılımı, karot deney sonuçları ile uyarlanmış beton çekici okumaları veya benzeri hasarsız inceleme araçları ile kontrol edilebilir. Donatı sınıfı, yukarıdaki paragrafta açıklandığı şekilde sıyrılan yüzeylerde yapılan görsel inceleme ile tespit edilecek, bu sınıftaki çeliğin karakteristik dayanımı eleman kapasite hesaplarında mevcut çelik dayanımı olarak alınacaktır. Bu incelemede, donatısında korozyon gözlenen elemanlar planda işaretlenecek ve bu durum eleman kapasite hesaplarında dikkate alınacaktır.
2.2.4 Betonarme Binalarda Kapsamlı Bilgi Düzeyi
Bina Geometrisi: Binanın betonarme projeleri mevcuttur. Binada yapılacak
ölçümlerle mevcut geometrinin projelere uygunluğu kontrol edilir. Projeler ölçümler ile önemli farklılıklar gösteriyor ise proje yok sayılacak ve bina orta bilgi düzeyine uygun olarak incelenecektir. Binadaki kısa kolonlar ve benzeri olumsuzluklar kat planına ve kesitlere işlenecektir. Komşu binalarla ilişkisi (ayrık, bitişik, derz var/yok) belirlenecektir. Bina geometrisi bilgileri, bina kütlesinin hassas biçimde tanımlanması için gerekli ayrıntıları içermelidir. Temel sistemi bina içinde veya dışında açılacak yeterli sayıda inceleme çukuru ile belirlenecektir.
Eleman Detayları: Binanın betonarme detay projeleri mevcuttur. Donatının projeye
uygunluğunun kontrolu için orta bilgi düzeyi eleman detaylarında belirtilen işlemler, aynı miktardaki betonarme elemanda uygulanacaktır. Ayrıca pas payı sıyrılmayan
elemanların %20’sinde enine ve boyuna donatı sayısı ve yerleşimi donatı tespit cihazları ile belirlenecektir. Proje ile uygulama arasında uyumsuzluk bulunması halinde, betonarme elemanlardaki mevcut donatının projede öngörülen donatıya oranını ifade eden donatı gerçekleşme katsayısı kolonlar ve kirişler için ayrı ayrı belirlenecektir. Eleman kapasitelerinin belirlenmesinde kullanılan bu katsayı 1’den büyük olamaz. Bu katsayı donatı tespiti yapılmayan diğer tüm elemanlara uygulanarak olası donatı miktarları belirlenecektir.
Malzeme Özellikleri: Her kattaki kolonlardan veya perdelerden toplam üç adetten az
olmamak üzere ve binada toplam 9 adetten az olmamak üzere, her 200 m2’den bir adet beton örneği (karot) TS-10465’de belirtilen koşullara uygun şekilde alınarak deney yapılacaktır. Elemanların kapasitelerinin hesaplanmasında, örneklerden elde edilen (ortalama-standart sapma) değerleri mevcut beton dayanımı (fck) olarak alınacaktır. Beton dayanımının binadaki dağılımı, karot deney sonuçları ile uyarlanmış beton çekici okumaları veya benzeri hasarsız inceleme araçları ile kontrol edilebilir. Donatı sınıfı, yukarıdaki paragrafta açıklandığı şekilde sıyrılan yüzeylerde yapılan inceleme ile tespit edilecek, her sınıftaki çelik için (S220, S420, vb.) birer adet örnek alınarak deney yapılacak, çeliğin akma ve kopma dayanımları ve şekildeğiştirme özellikleri belirlenerek projeye uygunluğu saptanacaktır. Projesine uygun ise, eleman kapasite hesaplarında projede kullanılan çeliğin karakteristik akma dayanımı mevcut çelik dayanımı olarak alınacaktır. Uygun değil ise, en az üç adet örnek daha alınarak deney yapılacak, elde edilen en elverişsiz değer eleman kapasite hesaplarında mevcut çelik dayanımı olarak alınacaktır. Bu incelemede, donatısında korozyon gözlenen elemanlar planda işaretlenecek ve bu durum eleman kapasite hesaplarında dikkate alınacaktır.
2.3 Yapı Elemanlarında Hasar Sınırları ve Hasar Bölgeleri 2.3.1 Kesit Hasar Sınırları
Sünek taşıyıcı sistem elamanlarında, çeşitli kesit hasar sınırlarına göre izin verilen şekil değiştirme üst sınırları (kapasiteleri) aşağıda tanımlanmıştır [1]:
• Minimum Hasar Sınırı (MN): Kesitte elastik ötesi davranışın başlangıcını tanımlamaktadır. Kesitin en dış lifindeki beton basınç birim şekildeğiştirmesi ile donatı çeliği birim şekildeğiştirmesi üst sınırları;
(εcu)MN=0.0035 ; (εs)MN=0.010
• Güvenlik Sınırı (GV): Kesitin dayanımını güvenli olarak sağlayabileceği elastik ötesi davranışın sınırını tanımlamaktadır. Etriye içindeki bölgenin en dış lifindeki beton basınç birim şekildeğiştirmesi ile donatı çeliği birim şekildeğiştirmesi üst sınırları;
(εcg)GV=0.0035+0.01(ρs/ ρsm) ≤ 0.0135 (εs)GV=0.040
• Göçme Sınırı (GÇ): Kesitin göçme öncesi davranışının sınırını tanımlamaktadır. Etriye içindeki bölgenin en dış lifindeki beton basınç birim şekildeğiştirmesi ile donatı çeliği birim şekildeğiştirmesi üst sınırları;
(εcg)GÇ=0.004+0.014(ρs / ρsm) ≤ 0.018 (εs)GV = 0.060
2.3.2 Kesit Hasar Bölgeleri
Kritik kesitlerinin hasarı MN’ ye ulaşmayan elemanlar Minimum Hasar Bölgesi’nde, MN ile GV arasında kalan elemanlar Belirgin Hasar Bölgesi’nde, GV ve GÇ arasında kalan elemanlar İleri Hasar Bölgesi’nde, GÇ’yi aşan elemanlar ise Göçme Bölgesi’nde yer almaktadır [1] (Şekil 2.1).
Şekil 2.1: Betonarme elemanlardaki kesit hasar bölgeleri
GÇ GV MN Minimum Hasar Bölgesi Göçme Bölgesi İleri Hasar Bölgesi Belirgin Hasar Bölgesi Şekil Değiştirme İç K uvve t
2.3.3 Kesit ve Eleman Hasarlarının Tanımlanması
İç kuvvetlerin ve/veya şekildeğiştirmelerin kesit hasar sınırlarına karşı gelmek üzere tanımlanan sayısal değerler ile karşılaştırılması sonucunda, kesitlerin hangi hasar bölgelerinde olduğuna karar verilecektir. Eleman hasarı, elemanın en fazla hasar gören kesitine göre belirlenecektir.
2.4 Bina Deprem Performansının Belirlenmesi
Binaların deprem performansı, uygulanan deprem etkisi altında binada oluşması beklenen hasarların durumu ile ilgilidir. Bina deprem performans düzeyi doğrusal elastik ve/veya doğrusal elastik olmayan hesap yöntemlerinin uygulanması ve eleman hasar bölgelerine karar verilmesi ile belirlenir. Binaların deprem performansı dört farklı hasar durumu esas alınarak tanımlanmıştır. Bu hasar durumları aşağıda tanımlanmaktadır [1] (Şekil 2.2).
Hemen Kullanım Performans Düzeyi (HK) : Herhangi bir katta, göz önüne alınan deprem doğrultusu için eleman bazında yapılan hasar tespiti sonucunda, kirişlerin en fazla %10’u Belirgin Hasar Bölgesi’nde bulunabilir. Diğer taşıyıcı elemanların tümü Minimum Hasar Bölgesi’nde kalmalıdır. Eğer gevrek olarak göçen elemanlar varsa, bunların sünek duruma getirilmesi şartı ile bu durumdaki binaların Hemen Kullanım Performans Düzeyi’nde olduğu kabul edilir. Hemen kullanım durumu için binada sınırlı düzeyde elastik ötesi davranışa izin verilmektedir. Kolon ve perdelerin en düşük hasar seviyesinde kalması sınırlandırılırken, kirişlerde belirli bir oranda bir üst hasar seviyesine geçmesine izin verilmektedir.
Can Güvenliği Performans Düzeyi (CG) : Eğer gevrek olarak göçen elemanlar varsa,
bu elemanların sünek duruma getirilmesi şartı ile aşağıdaki koşulları sağlayan binalar Can Güvenliği Perfrmans Düzeyi’nde kabul edilir.
a) Herhangi bir katta göz önüne alınan deprem doğrultusu için, yapılan hasar tespiti sonucunda ikincil yani yatay yük taşıyıcı sistem elamanları dışındaki kirişler hariç olmak üzere, kirişlerin en fazla %30’u ve kolonların (b) maddesi uyarınca tanımlanmış kesimi kadarı İleri Hasar Bölgesi’ne geçebilir.
b) İleri Hasar Bölgesi’ndeki kolonların her bir katta kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetine toplam katkısı %20’nin altında kalmalıdır. En üst katta İleri Hasar
Bölgesi’ndeki kolonların kesme kuvvetleri toplamının, o kattaki tüm kolonların kesme kuvvetleri toplamına oranı en fazla %40 olabilir.
c) Diğer taşıyıcı elemanların tümü Minimum Hasar Bölgesi veya Belirgin Hasar Bölgesi’ndedir. Ancak herhangi bir katta alt ve üst kesitlerinin ikisinde birden Minimum Hasar Sınırı aşılmış olan kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetlerinin, ilgili kattaki tüm kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetine oranının %30 aşmaması gerekir. (Güçlü kolon-zayıf kiriş şartının sağlandığı kolonlar bu hesaba dâhil edilmez).
Kirişlerde oran olarak verilen hasar durumunun kolonlarda kesme kuvveti ile ilişkilendirilmesi, yapı içerisindeki farklı kolonların sistem taşıma kapasitesine etkisinin kıyaslanması sonucu verilmiştir. En üst katın sistem taşıyıcılığına etkisinin düşük olduğu da göz önünde bulundurulmuştur. Ayrıca kolonun her iki ucunun birden hasar bölgesine erişmesi sonucu olumsuz bir durum olarak kritize edilmiştir.
Göçme Öncesi Performans Düzeyi (GÖ) : Varsa gevrek olarak hasar gören tüm
elemanların Göçme Bölgesi’nde olduğunun göz önüne alınması şartı ile aşağıda belirtilen koşulları sağlayan binaların Göçme Öncesi Performans Düzeyi’nde olduğu kabul edilir.
a) Herhangi bir katta göz önüne alınan deprem doğrultusu için, yapılan hasar tespiti sonucunda ikincil yani yatay yük taşıyıcı sistem elamanları dışındaki kirişler hariç olmak üzere, kirişlerin en fazla %20’si Göçme Bölgesi’ne geçebilir.
b) Diğer taşıyıcı elemanların tümü Minimum Hasar Bölgesi, Belirgin Hasar Bölgesi veya İleri Hasar Bölgesi’ndedir. Ancak herhangi bir katta alt ve üst kesitlerinin ikisinde birden Minimum Hasar Sınırı aşılmış olan kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetlerinin, ilgili kattaki tüm kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetine oranının %30 aşmaması gerekir. (Güçlü kolon-zayıf kiriş şartının sağlandığı kolonlar bu hesaba dâhil edilmez). Bu durumda binada can güvenliği tehlikesi söz konusudur.
Göçme Durumu : Bina Göçme Öncesi Performans Düzeyi’ni sağlayamıyorsa
Göçme Durumu’ndadır. Binanın kullanımı can güvenliği bakımından sakıncalıdır. Bu durumda binanın göçmesi beklenmektedir.
Şekil 2.2: Betonarme Binaların Performans Düzeyleri
2.5 Binalar İçin Hedeflenen Performans Düzeyleri
Binaların performans hedefleri için yönetmelikte üç farklı deprem durumu tanımlanmaktadır. (Tablo 2.2)
Kullanım Depremi: 50 yılda aşılma olasılığı %50 olan depremdir. Ortalama dönüş periyodu yaklaşık 72 yıl olan bu depremin, binanın ömrü boyunca en az bir kere ortaya çıkması kuvvetle olasıdır. Maksimum deprem etkisi, tasarım depreminin yarısı (0.2g) olarak kabul edilir.
Tasarım Depremi: 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan depremdir. Ortalama dönüş periyodu 475 yıl olan bu deprem bina önem katsayısı 1 olan yeni konut binaları için göz önüne alınan deprem etkisine karşı gelmektedir. Maksimum deprem ivmesi 0.4g olarak kabul edilir.
En Büyük Deprem: 50 yılda meydana gelme olasılığı %2 olan yer hareketidir. 2475
yıllık dönüş periyodu ile oluşabilecek en büyük deprem olarak kabul edilir. Maksimum depremin etkisi tasarım depreminin 1.5 katı (0.6g) büyüklüğündedir.
Y Yeerrddeeğğiişşttiirrmmee D Deepprreemm Y Yüükküü H Heemmeenn K Kuullllaannıımm ( (HHKK)) C Caann G Güüvveennlliiğğii ( (CCGG)) G Gööççmmeenniinn Ö Önnlleennmmeessii ( (GGÖÖ)) G Gööççmmee D Duurruummuu
Tablo 2.2 : Deprem etkisi parametreleri
Deprem Türü Maksimum Deprem Etkisi (g) 50 Yılda Aşılma Olasılığı Ortalama Dönüş Periyodu
Kullanım Depremi 0.2 %50 72 Yıl
Tasarım Depremi 0.4 %10 475 Yıl
En Büyük Deprem 0.6 %2 2475 Yıl
Mevcut veya güçlendirilecek binaların deprem performanslarının belirlenmesinde esas alınacak deprem düzeyleri ve bu deprem düzeylerinde binalar için öngörülen minimum performans hedefleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. (Tablo 2.3)
Tablo 2.3: Farklı Deprem Düzeyinde Binalar İçin Öngörülen Minimum Performans Hedefleri
Bina Kullanım Amacı ve Türü
Depremin Aşılma Olasılığı 50 yılda %50 50 yılda %10 50 yılda %2 Deprem Sonrası Hemen Kullanımı Gereken
Binalar: Hastaneler, sağlık tesisleri, itfaiye binaları, haberleşme ve enerji tesisleri, ulaşım istasyonları, vilayet, kaymakamlık ve belediye yönetim binaları, afet yönetim merkezleri, vb.
__ HK CG
İnsanların Uzun Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar: Okullar, yatakhaneler, yurtlar, pansiyonlar, askeri kışlalar, cezaevleri, müzeler, vb.
__ HK CG
İnsanların Kısa Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar: Sinema, tiyatro, konser salonları, kültür merkezleri, spor tesisleri.
HK CG __
Tehlikeli Madde İçeren Binalar: Toksik, parlayıcı ve patlayıcı özellikleri olan
maddelerin bulunduğu ve depolandığı binalar
__ HK GÖ
Diğer Binalar: Yukarıdaki tanımlara girmeyen diğer binalar (konutlar, işyerleri, oteller, turistik tesisler, bina türü endüstri yapıları, vb.)
2.6 Deprem Hesabına İlişkin Genel İlke ve Kurallar
Deprem hesabının amacı, mevcut veya güçlendirilmiş binaların deprem performansını belirlemektir. Bu amaçla doğrusal elastik veya doğrusal elastik olmayan hesap yöntemleri kullanılabilir. Ancak, teorik olarak farklı yaklaşımları esas alan bu yöntemlerle yapılacak performans değerlendirmelerinin birebir aynı sonucu vermesi beklenmemelidir. Aşağıda tanımlanan genel ilke ve kurallar her iki türdeki yöntemler için de geçerlidir [1].
1) Deprem etkisinin tanımında, DBYBHY’07 2.4’de verilen elastik (azaltılmamış) ivme spektrumu kullanılacak, ancak farklı aşılma olasılıkları için bu spektrum üzerinde DBYBHY’07 7.8’e göre yapılan değişiklikler gözönüne alınacaktır. Deprem hesabında DBYBHY’07 2.4.2’de tanımlanan Bina Önem Katsayısı uygulanmayacaktır.
2) Binaların deprem performansı, yapıya etkiyen düşey yüklerin ve deprem etkilerinin birleşik etkileri altında değerlendirilecektir. Hareketli düşey yükler, DBYBHY’07 7.4.7’ye göre deprem hesabında gözönüne alınan kütleler ile uyumlu olacak şekilde tanımlanacaktır.
3) Deprem kuvvetleri binaya her iki doğrultuda ve her iki yönde ayrı ayrı etki ettirilecektir.
4) Deprem hesabında kullanılacak zemin parametreleri DBYBHY’07 Bölüm 6’ya göre belirlenecektir.
5) Binanın taşıyıcı sistem modeli, deprem etkileri ile düşey yüklerin ortak etkileri altında yapı elemanlarında oluşacak iç kuvvet, yerdeğiştirme ve şekildeğiştirmeleri hesaplamak için yeterli doğrulukta hazırlanacaktır.
6) Deprem hesabında göz önüne alınacak kat ağırlıkları DBYBHY’07 2.7.1.2’ye göre hesaplanacak, kat kütleleri kat ağırlıkları ile uyumlu olarak tanımlanacaktır. 7) Döşemelerin yatay düzlemde rijit diyafram olarak çalıştığı binalarda, her katta iki yatay yerdeğiştirme ile düşey eksen etrafında dönme serbestlik dereceleri gözönüne alınacaktır. Kat serbestlik dereceleri her katın kütle merkezinde tanımlanacak, ayrıca ek dışmerkezlik uygulanmayacaktır.
8) Mevcut binaların taşıyıcı sistemlerindeki belirsizlikler, binadan derlenen verilerin kapsamına göre DBYBHY’07 7.2’de tanımlanan bilgi düzeyi katsayıları aracılığı ile hesap yöntemlerine yansıtılacaktır.
9) DBYBHY’07 3.3.8’e göre kısa kolon olarak tanımlanan kolonlar, taşıyıcı sistem modelinde gerçek serbest boyları ile tanımlanacaktır.
10) Bir veya iki eksenli eğilme ve eksenel kuvvet etkisindeki betonarme kesitlerin etkileşim diyagramlarının tanımlanmasına ilişkin koşullar aşağıda verilmiştir:
a) Analizde beton ve donatı çeliğinin DBYBHY’07 7.2’de tanımlanan bilgi düzeyine göre belirlenen mevcut dayanımları esas alınacaktır.
b) Betonun maksimum basınç birim şekildeğiştirmesi 0.003, donatı çeliğinin maksimum birim şekildeğiştirmesi ise 0.01 alınabilir.
c) Etkileşim diyagramları uygun biçimde doğrusallaştırılarak çok doğrulu veya çok düzlemli diyagramlar olarak modellenebilir.
11) Betonarme sistemlerin eleman boyutlarının tanımında birleşim bölgeleri sonsuz rijit uç bölgeleri olarak gözönüne alınabilir.
12) Eğilme etkisindeki betonarme elemanlarda çatlamış kesite ait etkin eğilme rijitlikleri (EI)e kullanılacaktır. Daha kesin bir hesap yapılmadıkça, etkin eğilme
rijitlikleri için aşağıda verilen değerler kullanılacaktır: (a) Kirişlerde: (EI)e = 0.40 (EI)o
(b) Kolon ve perdelerde, ND / (Acfcm) ≤ 0.10 olması durumunda: (EI)e = 0.40 (EI)o
ND / (Acfcm) ≥ 0.40 olması durumunda:. (EI)e = 0.80 (EI)o
Eksenel basınç kuvveti ND’nin ara değerleri için doğrusal enterpolasyon yapılabilir.
ND, deprem hesabında esas alınan toplam kütlelerle uyumlu yüklerin gözönüne
alındığı ve çatlamamış kesitlere ait (EI)o eğilme rijitliklerinin kullanıldığı bir ön
düşey yük hesabı ile belirlenecektir. Deprem hesabı için başlangıç durumunu oluşturan düşey yük hesabı ise, yukarıda belirtildiği şekilde elde edilen etkin eğilme rijitliği (EI)e kullanılarak, deprem hesabında esas alınan kütlelerle uyumlu yüklere
göre yeniden yapılacaktır. Deprem hesabında da aynı rijitlikler kullanılacaktır.
13)Betonarme tablalı kirişlerin pozitif ve negatif plastik momentlerinin hesabında tabla betonu ve içindeki donatı hesaba katılabilir.
14) Betonarme elemanlarda kenetlenme veya bindirme boyunun yetersiz olması durumunda, kesit kapasite momentinin hesabında ilgili donatının akma gerilmesi kenetlenme veya bindirme boyundaki eksikliği oranında azaltılabilir.
15) Zemindeki şekildeğiştirmelerin yapı davranışını etkileyebileceği durumlarda zemin özellikleri analiz modeline yansıtılacaktır.
3. DEPREMDE BİNA PERFORMANSININ DOĞRUSAL ELASTİK HESAP YÖNTEMLERİ İLE BELİRLENMESİ
Betonarme binaların analizi için doğrusal ve doğrusal olmayan olmak üzere başlıca iki analiz yöntemi bulunmaktadır. Doğrusal analiz yöntemlerinde malzemenin doğrusal sınırlar içinde davrandığı kabul edilir. Yapıya doğrusal olarak bir statik itme hareketi uygulandığında, malzemenin doğrusal olmayan davranışları göz önüne alınmadığı için elemanlarda kapasitenin üstünde var olan bir rezerv kullanılmamaktadır.
Doğrusal yöntemlerle elemanlarda oluşacak akma başlangıcının yerinin tespit edilmesi mümkün olmasına rağmen yapıdaki göçme durumları ve akma sırasındaki kuvvet dağılımları da incelenememektedir.
Binaların deprem performanslarının değerlendirilmesi için kullanılacak doğrusal elastik hesap yöntemleri eşdeğer deprem yükü yöntemi ve mod birleştirme yöntemleridir. Bu yöntemler, deprem yükünün hesabı ve yapıya etki şekli olarak birbirinden farklılık gösterirken, performans değerlendirmesi kuvvet bazlı olup, etki/kapasite oranları üzerinden eleman hasar seviyeleri elde edilmektedir.
Gözönüne alınan deprem doğrultusunda, binanın tümüne etkiyen Toplam Eşdeğer Deprem Yükü (taban kesme kuvveti), Vt , aşağıdaki denklem ile belirlenecek ve
katlara dağıtılacaktır.
∑
∑
= = ∆ − + = + ∆ = ≥ = N J j j i i N t t N İ i N a t H w H w F V NV F F IW A T R T WA V 1 1 0 1 1 0.10 0.0075 ( ) ) ( ) ( (3.1)W: Yapının toplam ağırlığı, w : Katların ağırlıkları,
A(T1): Spektral ivme katsayısı,
A0: Etkin yer ivmesi katsayısı,
I: Bina önem katsayısı,
N: Binaların temel üstünden itibaren toplam katsayısı,
Hi: Binanın i’inci katının temel üstünden itibaren ölçülen yüksekliği,
∆FN: N’inci katın tepesine etkiyen eşdeğer deprem yükü değeri,
Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi’nin uygulanabileceği binalar Tablo 3.1’de verilmiştir. Tablo 3.1’in kapsamına girmeyen binaların deprem hesabında Mod Birleştirme Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemleri kullanılır [1].
Tablo 3.1 Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi’nin Uygulanabileceği Binalar Deprem
Bölgesi Bina Türü
Toplam Yükseklik Sınırı
1,2 Her bir katta burulma düzensizliği katsayısının ηbi ≤ 2.0 koşulunu sağladığı binalar
HN ≤25 m
1,2
Her bir katta burulma düzensizliği katsayısının ηbi ≤ 2.0 koşulunu sağladığı ve ayrıca B2 türü
düzensizliğinin olmadığı binalar
HN ≤40 m
3,4 Tüm binalar HN ≤40 m
Mod birleştirme yönteminde maksimum iç kuvvetler ve yerdeğiştirmeler, binada yeterli sayıda doğal titreşim modunun her biri için hesaplanan maksimum katkıların istatistiksel olarak birleştirilmesi ile elde edilir.
Döşemelerin yatay düzlemde rijit diyafram olarak çalıştığı binalarda, her bir katta, birbirine dik doğrularda iki yatay serbestlik derecesi ile kütle merkezinden geçen düşey eksen etrafındaki dönme serbestlik derecesi gözönüne alınır. Her katta modal deprem yükleri bu serbestlik dereceleri için hesaplanarak, ancak ek dışmerkezlik etkisinin hesaba katılabilmesi amacı ile, deprem doğrultusuna dik doğrultadaki kat boyutunun +%5’i ve -%5’i kadar kaydırılması ile belirlenen noktalara ve ek bir yükleme olarak kat kitle merkezine uygulanır. A2 düzensizliği olarak tanımlanan
döşeme süreksizliğinin bulunduğu ve döşemelerin yatay düzlemde rijit diyafram olarak çalışmadığı binalarda, döşemelerin kendi düzlemleri içindeki şekil değiştirmelerinin gözönüne alınmasına imkan sağlayacak kadar çok dinamik serbestlik derecesi gözönüne alınır.
Herhangi bir n’inci titreşim modunda gözönüne alınacak azaltılmış ivme spekturumu ordinatı Denklem 3.2 ile belirlenir.
) ( ) ( ) ( n a n ae n aR T R T S T S = (3.2)
SaR(Tn) : n’inci doğal titreşim modu için azaltılmış spektral ivme
Sae(Tn) : Elastik spektral ivme
Ra(Tn) : Deprem yükü azaltma katsayısı
Hesaba katılması gereken yeterli titreşim modu sayısı, Y, gözönüne alınan birbirine dik x ve y yatay deprem doğrultularının her birinde, her bir mod için hesaplanan etkin kütlelerin toplamının bina toplam kütlesinin %90’ından daha az olmaması kuralına göre belirlenir [3]:
∑
∑
∑
= = = ≥ = N i i y n y n n xn xn m M L M 1 1 1 2 90 . 0 (3.3)∑
∑
∑
= = = ≥ = N i i y n y n n yn yn m M L M 1 1 1 2 90 . 0 (3.4)Mxn, Myn : Gözönüne alınan deprem doğrultusunda binanın n’inci doğal titreşim
modundaki etkin kütle
Mn : n’inci doğal titreşim moduna ait modal kütle
mi : Binanın i’inci katının kütlesi
Lxn ve Lyn ile modal kütle Mn’nin ifadeleri, kat döşemelerinin rijit diyafram olarak
çalıştığı binalar için aşağıda verilmiştir:
∑
= Φ = N i xin i xn m L 1 (3.5)∑
= Φ = N i yin i yn m L 1 (3.6)(
)
∑
= Φ + Φ + Φ = N i in i yin i xin i n m m m M 1 2 2 2 θ (3.7)mi : Binanın i’inci katının kütlesi
Φxin : Kat döşemelerinin rijit diyafram olarak çalıştığı binalarda, n’inci mod şeklinin i’inci katta x ekseni doğrultusundaki yatay bileşeni
Φyin : Kat döşemelerinin rijit diyafram olarak çalıştığı binalarda, n’inci mod şeklinin i’inci katta y ekseni doğrultusundaki yatay bileşeni
Φθin : Kat döşemelerinin rijit diyafram olarak çalıştığı binalarda, n’inci mod şeklinin i’inci katta düşey eksen etrafındaki dönme bileşeni
Bodrum katlarında, rijitliği üst katlara oranla çok büyük olan betonarme çevre perdelerinin bulunduğu ve bodrum kat döşemelerinin yatay düzlemde rijit diyafram olarak çalıştığı binaların hesabında, sadece bodrum katların üstündeki katlarda etkin olan titreşim modlarının gözönüne alınması ile yetinilebilir.
Herhangi bir 2’inci titreşim modunda gözönüne alınması gereken azaltılmış ivme sprektrumunun ordinat değerleri Denklem 3.2 ile hesaplandıktan sonra, binaya etkiyen toplam deprem yükü, kat kesme kuvveti, iç bileşenleri, yerdeğiştirme ve göreli kat ötelemesi gibi büyüklüklerin her biri için ayrı ayrı uygulanmak üzere, her titreşim modu için hesaplanan ve eşzamanlı olmayan maksimum katkıların istatistiksel olarak birleştirilmesi için uygulanacak kurallar aşağıda verilmiştir:
Tm < Tn olmak üzere, gözönüne alınan herhangi iki titreşim moduna ait doğal
periyotların daima Tm/Tn < 0.80 koşulunu sağlaması durumunda, maksimum mod
katkılarının birleştirilmesi için Karelerin Toplamının Kare Kökü Kuralı, Tam Karesel Birleştirme (CQC) Kuralı uygulanır. Bu kuralın uygulanmasında kullanılacak çapraz korelasyon katsayılarının hesabında, modal sönüm oranları bütün titreşim modları için % 5 olarak alınacaktır.
Gözönüne alınan deprem doğrultusunda, mod katkılarının birleştirilmesine göre birleştirilerek elde edilen bina toplam yükü VtB’nin, Eşdeğer Deprem Yükü
Yöntemi’nde hesaplanan bina toplam deprem yükü Vt’ye oranının aşağıda
tanımlanan β değerinden küçük olması durumunda (VtB < β Vt), Mod Birleştirme
Yöntemi’ne göre bulunan tüm iç kuvvet yerdeğiştirme büyüklükleri, Denklem 3.8’e göre büyütülür.
B tB t D B V V B = β (3.8)
Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 2007’de (DBYBHY’07) eşdeğer deprem yükü yönteminin, bodrum üzerinde toplam yüksekliği 25 metreyi ve toplam kat sayısı 8’i aşmayan, ayrıca ek dışmerkezlik gözönüne alınmaksızın hesaplanan burulma düzensizliği kat sayısı ηbi ≤ 1.4 olan
binalara uygulanması önerilmektedir. Toplam eşdeğer deprem yükünün (taban kesme kuvveti) DBYBHY’07 denklem 3.1’e göre hesabında Ra = 1 alınacak ve denklemin sağ tarafı λ katsayısı ile çarpılacaktır. λ katsayısı bodrum hariç bir ve iki katlı binalarda 1.0, diğerlerinde 0.85 alınacaktır.
Mod birleştirme yöntemi ile hesapta DBYBHY’07 denklem 3.2’de Ra = 1
alınacaktır. Uygulanan deprem doğrultusu ve yönüyle uyumlu eleman iç kuvvetlerinin ve kapasitelerinin hesabında, bu doğrultuda hakim olan modda elde edilen iç kuvvet doğrultuları esas alınacaktır.
Her iki yöntemde de tüm yapı elemanları kırılma türlerine göre ‘sünek’ veya ‘gevrek’ olarak sınıflandırılmaktadır. Kırılma türü gevrek olan elemanlar güçlendirilmelidir. Kırılma türü sünek olan yapı elemanlarının düşey yüklerden arta kalan moment kapasiteleri dikkate alınarak, etki/kapasite değerleri hesaplanır. Etki/kapasite oranı, sadece deprem etkisi altında hesaplanan kesit momentinin artık moment kapasitesine bölünmesi ile elde edilir. Kesit artık moment kapasitesi, kesitin eğilme moment kapasitesi ile düşey yükler altında kesitte hesaplanan moment etkisinin farkıdır.
Kırılma türü eğilme olan sünek kiriş, kolon ve perde kesitlerinin eğilme etki/kapasite oranı, sadece deprem etkisi altında hesaplanan kesit momentinin kesit artık moment kapasitesine bölünmesi ile elde edilir. Kesit artık moment kapasitesi, kesitin eğilme momenti kapasitesi ile düşey yükler altında kesitte hesaplanan moment etkisinin farkıdır. Eğilme etki/kapasite oranının hesaplanmasında, uygulanan deprem kuvvetinin yönü dikkate alınacaktır.
(3.9)
ME : Deprem etkisi ile oluşan eğilme momenti (deprem istemi)
E K D M r M M = −
MD : Düşey yüklerden oluşan eğilme momenti
MK : Eğilme momenti kapasitesi
MK – MD : Artık moment kapasitesi
Kiriş, kolon ve perde kesitleri ve güçlendirilmiş yığma dolgu duvarları için hesaplanan etki/kapasite oranları, Tablo 3.2 ve 3.5’te verilen sınır değerler ile karşılaştırılarak elemanların hangi hasar bölgesinde olduğuna karar verilecektir. Betonarme binaların güçlendirilmiş yığma dolgu duvar elemanlarının hasar bölgelerinin belirlenmesinde ayrıca Tablo 3.5’te verilen göreli kat ötelemesi sınırları sağlanacaktır.
Tablo 3.2 Betonarme Kirişler İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki/Kapasite Oranları (rs) 1 1 1 1 1 1 G Geevvrreekk KKiirriişşlleerr 4 4 2 2..55 1 1..55 ≥ ≥ 11..3300 Y Yookk ≥ ≥ 00..55 5 5 3 3 2 2 ≤ ≤ 00..6655 Y Yookk ≥ ≥ 00..55 5 5 3 3 2 2 ≥ ≥ 11..3300 Y Yookk ≤ ≤ 00..00 6 6 4 4 2 2..55 ≤ ≤ 00..6655 Y Yookk ≤ ≤ 00..00 5 5 4 4 2 2..55 ≥ ≥ 11..3300 V Vaarr ≥ ≥ 00..55 7 7 5 5 3 3 ≤ ≤ 00..6655 V Vaarr ≥ ≥ 00..55 8 8 5 5 2 2..55 ≥ ≥ 11..3300 V Vaarr ≤ ≤ 00..00 1 100 7 7 3 3 ≤ ≤ 00..6655 V Vaarr ≤ ≤ 00..00 G GÇÇ G GVV M MNN w ct
V
b d f
S Saarrggılılaammaa bρ
ρ
ρ
′
−
H HaassaarrSıSınnıırrıı S Süünneekk KKiirrişişlleerrTablo 3.3 Betonarme Kolonlar İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki/Kapasite Oranları (rs)
Tablo 3.4 Betonarme Perdeler İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki/Kapasite Oranları (rs) 1 1 1 1 1 1 G Geevvrreekk KKoololonnllaarr (( ≥≥ 00..77)) 2 2 1 1..55 1 1 ≥ ≥ 11..3300 Y Yookk ≥ ≥ 00..44 vvee ≤ ≤ 00..77 3 3 2 2 1 1..55 ≤ ≤ 00..6655 Y Yookk ≥ ≥ 00..44 vvee ≤ ≤ 00..77 3 3..55 2 2..55 1 1..55 ≥ ≥ 11..3300 Y Yookk ≤ ≤ 00..11 5 5 3 3..55 2 2 ≤ ≤ 00..6655 Y Yookk ≤ ≤ 00..11 5 5 3 3 2 2 ≥ ≥ 11..3300 V Vaarr ≥ ≥ 00..44 vvee ≤ ≤ 00..77 6 6 4 4 2 2 ≤ ≤ 00..6655 V Vaarr ≥ ≥ 00..44 vvee ≤ ≤ 00..77 6 6 5 5 2 2..55 ≥ ≥ 11..3300 V Vaarr ≤ ≤ 00..11 8 8 6 6 3 3 ≤ ≤ 00..6655 V Vaarr ≤ ≤ 00..11 G GÇÇ G GVV M MNN S Saarrggııllaammaa H Haassaarr SSıınnıırrıı S Süünneekk KKoolloonnllaarr c c
N
A f
w ctV
b d f
1 1 1 1 1 1 G Geevvrreekk PPeerrddeelleerr 6 6 4 4 2 2 Y Yookk 8 8 6 6 3 3 V Vaarr G GÇÇ G GVV M MNN P Peerrddee UUçç BBöölglgeessiinnddee S Saarrggııllaammaa H Haassaarr SSıınnıırrıı S Süünneekk PPeerrddeelleerrTablo 3.5 Güçlendirilmiş Dolgu Duvarlar İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki/Kapasite Oranları (rs) ve Göreli Kat Ötelemesi Oranları
-0 0..00003355 0 0..00001155 G Göörreellii KKaatt ÖÖtteelleemmeessii OOrraannıı -2 2 1 1 E Ettkkii//KKaappaassiittee OOrraannıı ((rrss)) G GÇÇ G GVV M MNN H Haassaarr SSıınnıırrıı ℓ ℓdduuvvaarr//hhdduuvvaarr oorarannıı aarraallıığğıı 0 0..55 -- 22..00
4. DEPREMDE BİNA PERFORMANSININ DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN HESAP YÖNTEMLERİ İLE BELİRLENMESİ
Deprem etkisi altında mevcut binaların yapısal performanslarının belirlenmesi ve güçlendirme analizleri için kullanılacak doğrusal elastik olmayan hesap yöntemlerinin amacı, verilen bir deprem için sünek davranışa ilişkin plastik şekildeğiştirme istemleri ile gevrek davranışa ilişkin iç kuvvet istemlerinin hesaplanmasıdır. Daha sonra bu istem büyüklükleri, bu bölümde tanımlanmış bulunan şekildeğiştirme ve iç kuvvet kapasiteleri ile karşılaştırılarak, kesit ve bina düzeyinde yapısal performans değerlendirmesi yapılacaktır.
Doğrusal olmayan analiz yöntemleri, yapıların göçme anına kadar olan davranışına dair oldukça yaklaşık sonuçlar vermektedir. Ayrıca deprem etkisinde binanın davranışı ile ilgili mekanizma durumlarını gösterecek sonuçlar sunabildiği için gerçekçi çözümler üretilmesine olanak tanır.
DBYBHY’07 kapsamında yer alan üç tip doğrusal olmayan analiz yöntemi vardır. Bunlar; Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi, Artımsal Mod Birleştirme Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi’dir. İlk iki yöntem, yönetmelikte doğrusal olmayan deprem performansının belirlenmesi ve güçlendirme hesapları için temel alınan Artımsal İtme Analizi’nde kullanılacak olan yöntemlerdir.
4.1 Artımsal İtme Analizi ile Performans Değerlendirmesinde İzlenecek Yol Artımsal İtme Analizi kullanılarak yapılacak doğrusal elastik olmayan performans değerlendirmesinde izlenecek adımlar aşağıda özetlenmiştir.
a) Deprem hesabına ilişkin genel ilke ve kurallara ek olarak, taşıyıcı sistem elemanlarında doğrusal olmayan davranışın idealleştirilmesi ve analiz modelinin oluşturulması için yönetmelikte doğrusal olmayan davranışın idealleştirilmesinde tanımlanan kurallara uyulacaktır.
