Türk Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY, 2017) Tabanlı Tasarım Spektrumları

Transkript

1 Türk Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY, 2017) Tabanlı Tasarım Spektrumları

2 TÜRKİYE BİNA DEPREM YÖNETMELİĞİ (TBDY, 2017) BÖLÜM 1 BÖLÜM 2 BÖLÜM 3 BÖLÜM 4 BÖLÜM 5 BÖLÜM 6 BÖLÜM 7 BÖLÜM 8 BÖLÜM 9 BÖLÜM 10 BÖLÜM 11 BÖLÜM 12 BÖLÜM 13 BÖLÜM 14 BÖLÜM 15 BÖLÜM 16 BÖLÜM 17 GENEL HÜKÜMLER DEPREM YER HAREKETİ BİNALARIN DEĞER. VE TASARIMI İÇİN GENEL ESASLAR DAYANIMA GÖRE TASARIMI ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME YAPISAL OLMAYAN BİNA ELEMANLARI YERİNDE DÖKME BETONARME BİNA TAŞIYICI SİSTEMLERİ ÖNÜRETİMLİ BETONARME BİNA TAŞIYICI SİSTEMLERİ ÇELİK BİNA TAŞIYICI SİSTEMLERİ HAFİF ÇELİK BİNA TAŞIYICI SİSTEMLERİ YIĞMA BİNA TAŞIYICI SİSTEMLERİ AHŞAP BİNA TAŞIYICI SİSTEMLERİ YÜKSEK BİNA TAŞIYICI SİSTEMLERİ YALITIMLI BİNA TAŞIYICI SİSTEMLERİ MEVCUT BİNA SİSTEMLERİNİN DEĞER. VE GÜÇLENDİRME TEMEL ZEMİNİ VE TEMELLERİN TASARIMI DÜZENLİ BETONARME BİNALAR (BASİTLEŞTİRİLMİŞ TASARIM)

3 TÜRKİYE BİNA DEPREM YÖNETMELİĞİ (TBDY, 2017) BÖLÜM 2 DEPREM YER HAREKETİ

4 Tasarım Bazlı Deprem Yer Hareketi (Şartnamelerde Yöntemler) Deprem tehlikesi bölgeleme haritalarından belirlenecek deprem parametrelerine (enbüyük yer ivmesi) bağımlı tasarım spektrumları (EC8), (TDY 2007) Deprem tehlikesi haritalarından belirlenecek deprem parametrelerine (0.2s ve 1s periyotlarındaki spektral ivmeler) bağımlı tasarım spektrumları (ASCE 7-10), (DLH 2008) (TBDY2017) Sahaya Özel Tehlike Analizleri

5 1945 Tarihli Türkiyenin ilk Resmi Deprem Bölgeleri Haritası

6 DBYBHY 2007-Deprem bölgeleri Haritası (Dereceye göre En Büyük Yer İvmesi) Etkin Yer İvmesi Katsayısı, A 0

7 DBYBHY 2007 Normalize Spektrum Katsayısı S(T

8 TBDY DEPREM YER HAREKETİ DÜZEYLERİ Deprem Yer Hareketi Düzeyi-1 (DD-1) DD-1 Deprem Yer Hareketi, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %2 ve buna karşı gelen tekrarlanma periyodunun 2475 yıl olduğu çok seyrek deprem yer hareketini nitelemektedir. Bu deprem yer hareketi, gözönüne alınan en büyük deprem yer hareketi olarak da adlandırılmaktadır.

9 TBDY DEPREM YER HAREKETİ DÜZEYLERİ Deprem Yer Hareketi Düzeyi-2 (DD-2) DD-2 Deprem Yer Hareketi, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %10 ve buna karşı gelen tekrarlanma periyodunun 475 yıl olduğu seyrek deprem yer hareketini nitelemektedir. Bu deprem yer hareketi, standart tasarım deprem yer hareketi olarak da adlandırılmaktadır

10 TBDY DEPREM YER HAREKETİ DÜZEYLERİ Deprem Yer Hareketi Düzeyi-3 (DD-3) DD-3 Deprem Yer Hareketi, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %50 ve buna karşı gelen tekrarlanma periyodunun 72 yıl olduğu sık deprem yer hareketini nitelemektedir.

11 TBDY DEPREM YER HAREKETİ DÜZEYLERİ Deprem Yer Hareketi Düzeyi-4 (DD-4) DD-4 Deprem Yer Hareketi, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %68 (30 yılda aşılma olasılığı %50) ve buna karşı gelen tekrarlanma periyodunun 43 yıl olduğu çok sık deprem yer hareketini nitelemektedir. Bu deprem yer hareketi, servis deprem yer hareketi olarak da adlandırılmaktadır.

12 Aşılma Olasılığının ve Tekrarlanma Periyodu P(N 1) =1-e t : yıllık Aşılma Olasılığı Tr = 1 Tekrarlama Periodu t: Perioyt Aralığı kaç yılda

13 Aşılma Olasılığının ve Tekrarlanma periyodu P(N 1) =1-e t 50 yılda %10: = T = 1 =474.5 yıl = ln 1.0 P t T=1/ ln = Kaç Yılda Aşılma Olasılığı (yıllık Aşılma olasılığı) Tekaralama Periodu

14 TBDY Harita Spektral İvme Katsayıları Birbirine dik iki yatay doğrultudaki deprem etkilerinin geometrik ortalamasına karşı gelen harita spektral ivme katsayıları Referans zemin koşulu Vs 30 = 760 m/s esas alınarak %5 sönüm oranı Deprem Tehlike Haritaları nda ( ) Kısa periyod bölgesi için harita spektral ivme katsayısı S s 1.0 saniye periyod için harita spektral ivme katsayısı S 1

15 TBDY Harita Spektral İvme Katsayıları

16 TBDY Harita Spektral İvme Katsayıları Çizgisel ve mekansal düzleştirilmiş sismik kaynak model, SA (T=0.2sn), 2475 yıllık geri dönüş süresi

17 TBDY Harita Spektral İvme Katsayıları Çizgisel ve mekansal düzleştirilmiş sismik kaynak model, SA (T=1.0sn), 2475 yıllık geri dönüş süresi

18 TBDY Tasarım Spektral İvme Katsayıları S DS = S S F S S D1 = S 1 F 1 Yerel Zemin Etki Katsayıları (F1, Fs)

19 TBDY Yerel Zemin Sınıfları

20 TBDY Yerel Zemin Etki Katsayıları Kısa periyod bölgesi için Yerel Zemin Etki Katsayıları

21 TBDY Yerel Zemin Etki Katsayıları 1.0 saniye periyod için Yerel Zemin Etki Katsayıları

22 TBDY Yatay Elastik Tasarım Spektrumu

23 TBDY - Yatay Elastik Tasarım Spektrumu

24 TBDY Yatay Elastik Tasarım Spektral Yerdeğiştirmeleri

25 TBDY Düşey Elastik Tasarım Spektrumu

26 TBDY Düşey Elastik Tasarım Spektrumu

27 Deprem Yükü Azaltma Katsayısı TBDY Azaltılmış Tasarım Spektral İvmesi Periyot, 2.0 T(sn)

28 Azaltılmış Tasarım Spktral İvmesi, SaR(g) TBDY Azaltılmış Tasarım Spektral İvmesi Yatay Elastik Spektral İvmesi Azaltılmış Tasarım Spektral İvmesi Periyot, T(sn)

29 EuroCode 8 Tasarım Spektrumu S, TB, TC, TD (Ulusal Parametreler) η sönüm faktörü (ξ 5 % için) 0 T TB Se (T) = ag S (1+T/TB (η 2.5-1)) TB T TC Se (T) = ag S η 2.5 TC T TD Se (T) = ag S η 2.5 (TC /T) TD T 4 s Se (T) = ag S η 2.5 (TC. TD /T2) Se(T) spektral ivme ag 475 yıllık enbüyük ivme TB, TC, TD (Ulusal Parametreler) S zemin faktörü (Ulusal Parametre) η sönüm faktörü (ξ 5 % için)

30 ASCE 7-05/ASCE Yatay Deprem Tasarım Spektrumu SMS = FaSS SM1 = FvS1 SS = 0.2s periyotlu spektral ivme S1 = 1s periyotlu spektral ivme Fa, Fv = Zemin faktörü

31 ASCE Yatay Deprem Tasarım Spektrumu B Zemin Sınıfı ve T=0.2sn Spektral İvme İçin Oluşturulmuş Maksimum Beklenen Deprem (MCE) Yer Hareketi Haritası

32 ASCE Yatay Deprem Tasarım Spektrumu B Zemin Sınıfı ve T=0.2sn Spektral İvme İçin Oluşturulmuş Riske Dayalı Beklenen En Büyük Deprem (MCE R ) Yer Hareketi Haritası

33 DBYBHY (2007) Tasarım Spektrumu Eskişehir

34 TBDY 2017 Tasarım Spektrumu Eskişehir Odunpazarı - Paşa Mah (DD-2)

35 TBDY 2017 Tasarım Spektrumu Eskişehir Odunpazarı - Paşa Mah (DD-1)

36 Sahaya Özel Elastik İvme Spektrumu TBDY 2017 Bazı özel durumlarda, sahaya özel deprem tehlikesi analizleri ile sahaya özel deprem yer hareketi spektrumları nın tanımlanması gerekli olabilir. Bu spektrumlar istenirse her durumda kullanılabilir. Sahaya özel deprem yer hareketi spektrumlarının ordinatları, hiçbir zaman Yönetmelikte tanımlanan tasarım spektrumu ordinatlarının % 90 ından daha küçük olmayacaktır

37 Sahaya Özel Zemin Davranış Analizleri TBDY 2017 Yerel zemin sınıflandırmasında ZF sınıfı olarak tanımlanan zeminlerde sahaya özel zemin davranış analizleri yapılacaktır. (Shake 2000, Deep Soil) Bu tür analizler, istenirse diğer sınıflardaki zeminlerde de yapılabilir

38 Sismik Tehlike Analizleri Deterministik Yaklaşım Zaman boyutundan bağımsız olarak bölgede meydana gelebilecek en büyük depremin yaratacağı yer hareketi düzeyi belirlenir Olasılıksal Yaklaşım Hasar yapıcı yer hareketinin belli bir yerde ve belli bir zaman periyodu içerisinde meydana gelebilme olasılığı araştırılır.

39 EK Bilgi: Olasılıksal Deprem Tehlike Analizleri Kaynak Modelleri Tekrarlanma Azalım İlişkiler Sismik Tehlike Eğrileri Birleştirilmiş Tehlike Spektrumu

40 EK Bilgi: Deprem Tehlike Analizleri, Tarihi depremsellik Türkiye de tarihi depremsellik(1900 öncesi) UDAP Ç 13-06

41 EK Bilgi: Deprem Tehlike Analizleri Aletsel Depremsellik UDAP Ç Türkiye de Aletsel Dönem Depremsellik (M w 4, year > 1900)

42 EK Bilgi: Olasılıksal Deprem Tehlike Analizleri Alansal Kaynaklar Alansal Deprem Kaynakları UDAP Ç 13-06

43 EK Bilgi: Olasılıksal Deprem Tehlike Analizleri Çizgisel Kaynaklar UDAP Ç 13-06

44 EK Bilgi: Yer Hareketi Tahmin Modelleri Azalım İlişkiler NORMAL DAĞILIM Ortalama M=6 Standart Sapma KÜMÜL TİF D ĞILIM Ortalama UZAKLIK

45 EK Bilgi: Olasılıksal Deprem Tehlike Analizleri Birleştirilmiş Tehlike Spektrumu Spectral Acceleration, SA(g) TR_72 TR_475 TR_ Period (sec)

46 Deprem Kayıtlarının Seçilmesi ve Ölçeklendirilmesi

47 Deprem Yer Hareketi İvme Kayıtları Deprem İvme Kayıtlarını nerelerden elde edebiliriz? Türkiye (Deprem Dairesi Başkanlığı, (Kandilli Rasathanesi, ) Uluslararası (PEER Kuvvetli Yer Hareketi Veritabanı) (Ulusal Kuvvetli Yer Hareketi Merkezi) (Avrupa Kuvvetli Yer Hareketi Veritabanı) Deprem İvme Kayıtlarını nerelerde kullanırız Deprem Parameterelerinin değerlendirilmesi Deprem Tepki Spektrumlarının elde edilmesi Zaman Ortamı Analizleri

48 Deprem Yer Hareketi İvme Kayıtları Chopra, Dynamics of Structures

49 Zaman Tanım Alanında Deprem Yer Hareketi TDY 2017 Kuralları Bir veya iki boyutlu hesap için seçilecek deprem kayıtları nın ve üç boyutlu hesap için seçilecek deprem kaydı takımları nın sayısı en az onbir olacaktır. Aynı depremden seçilecek kayıt veya kayıt takımı sayısı üçü geçmeyecektir. (a) Bir veya iki boyutlu hesap için seçilen tüm kayıtlara ait spektrumların ortalamasının 0.2Tp ve 1.5Tp periyotları (Tp = binanın hakim doğal titreşim periyodu) arasındaki genliklerinin, veya e göre tanımlanan tasarım spektrumunun aynı periyod aralığındaki genliklerinden daha küçük olmaması kuralına göre, deprem yer hareketlerinin genlikleri ölçeklendirilecektir.

50 Zaman Tanım Alanında Deprem Yer Hareketi TDY 2017 Kuralları (b) Üç boyutlu hesap için seçilen her bir deprem kaydı takımının iki yatay bileşenine ait spektrumların kareleri toplamının karekökü alınarak bileşke yatay spektrum elde edilecektir. Seçilen tüm kayıtlara ait bileşke spektrumların ortalamasının 0.2Tp ve 1.5Tp periyotları (Tp = binanın hakim doğal titreşim periyodu) arasındaki genliklerinin, veya e göre tanımlanan tasarım spektrumunun aynı periyod aralığındaki genliklerine oranının 1.3 ten daha küçük olmaması kuralına göre deprem yer hareketi bileşenlerinin genlikleri ölçeklendirilecektir. Bu periyot aralığı yalıtımlı binalar için değişebilir. Her iki yatay bileşenin ölçeklendirilmesi aynı ölçek katsayıları ile yapılacaktır.

51 Zaman Tanım Alanında Deprem Yer Hareketi TDY 2017 Kuralları (c) ye göre serbest zemin analizinde kullanılacak deprem kayıtlarının veya kayıt takımlarının yukarıdaki (a) veya (b) ye göre ölçeklendirilmesinde, bina hakim doğal titreşim periyodunun üst sınırı 2Tp olarak alınacaktır Mevcut deprem verileri ile bina özelliklerinin gerekli kılması ve sahaya özel deprem yer hareketi spektrumu belirlenmesi durumunda, binanın belirli sayıda titreşim periyodu ile ilişkilendirilen koşullandırılmış ortalama spektrumlar dan yararlanılarak, deprem kayıtlarının analiz sonuçlarında daha az saçılmayı sağlayacak şekilde seçilerek ölçeklendirilmesi yoluna gidilebilir.

52 Zaman Tanım Alanında Deprem Yer Hareketi TDY 2017 Kuralları Deprem yalıtımlı binaların zaman tanım alanında deprem hesabında kullanılacak deprem kayıtlarının seçiminde 2.5 de verilen kuralların tümü geçerlidir. Ancak de tanımlanan 0.2Tp yerine 0.5TM (TM en büyük yerdeğiştirme altında deprem yalıtımlı binanın üst sınır değerleri ile hesaplanmış etkin titreşim periyodu), 1.5Tp yerine ise 1.25TM (TM en büyük yerdeğiştirme altında deprem yalıtımlı binanın alt sınır değerleri ile hesaplanmış etkin titreşim periyodu) kullanılacaktır.

53 DEPREM KAYIT KAYNAKLARI Kaydedilmiş Deprem Kayıtları Yapay Kayıtlar Benzeştirilmiş (Simüle Edilmiş) Kayıtlar

54 KAYDEDİLMİŞ DEPREM KAYITLARININ AVANTAJLARI ve DEZAVANTAJLARI Yer Sarsıntısının Doğası ve Belli Başlı Özellikleri (Genliği, Süresi, Faz Özellikleri ve Frekans Muhteviyatı) Hakkında Sağlıklı Bilgiler İçerir. Kayıtları Etkileyen Kaynak, Yayılım Ortamı ve Zemin Faktörlerinin Etkisini Yansıtır. Deprem Kayıtlarının Tepki Spektrumlarının Düzleştirilmiş Olmaması. Depremin Büyüklüğü, Faya Olan Mesafesi ve Zemin Koşullarının Hepsini Birden Sağlayan Tek Bir Kayıt Bulmaktaki Zorluk.

55 DEPREM YER HAREKETLERİNİN KULLANILMASINDA GENEL KURALLARI Yapay olarak üretilmiş akselerogramlarda, Kuvvetli yer hareketi kısmının süresi, binanın birinci doğal titresim periyodunun 5 katından ve 15 saniyeden daha kısa olmayacaktır.

56 DEPREM YER HAREKETLERİN GENEL KURALLARI Yapay olarak üretilen her bir ivme kaydına göre %5 sönüm oranı için yeniden bulunacak spektral ivme değerlerinin ortalaması, gözönüne alınan deprem doğrultusundaki birinci (hakim) periyod T e göre 0.2T ile 1.5T arasındaki periyodlar için, elastik spektral ivmelerinin %90 ından daha az olmayacaktır. > 5 T1 > 15 sec T 0.2 T 1.5 T

57 YER HAREKETİNİ TASARIM SPEKTRUMLARINA UYGUN OLARAK ÖLÇEKLEME (Scaling) YÖNTEMLERİ Zaman Tanım Alanında Ölçeklendirme (Genlik Ölçeklendirmesi) PGA e göre ölçeklendirme x Belirli periyotlarda Spektral İvme tepkilerine göre Ölçekleme Frekans Tanım Alanında Ölçeklendirme Deprem kaydı kullan (TARSCHS, SeismoArtif) x White Noise Kullana (Simquei SeismoArtif) x Zaman Tanım Alanında Spektral Uyuşum Eşleme Deprem kaydı ve wavelets kullan (RSPMatch, SeisoMatch)

58 ZAMAN TANIM ALANINDA BASİT ÖLÇEKLEME Nikolaou, 1998

59 ÖLÇEKLEME KATSAYILARI İLE İLGİLİ YÖNTEMLERİN SINIRLAMALARI Yapıların Doğrusal Elastik Analizleri İçin => en çok 4 Doğrusal Elastik Olmayan Analizleri İçin => arasında Sıvılaşma Analizleri İçin => 2 den küçük (Vanmarcke, 1979)

60 DEPREM KAYITLARI İÇİN VERİ BANKASI Pasifik Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi (Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center, kuvvetli yer hareketi veri bankasında bulunan deprem kayıtları kullanılmaktadır.

61 PEER Ölçeklendirilmiş Akselerogramlar

62 PEER-West2 Ölçeklendirilmiş Akselerogramlar

63 Bir grup Deprem Kaydının Tasarım Spektrumuna Uygun Olacak Şekilde Ölçeklendirilmesi Basit Ölçeklendirmesi

64 Seçilen Deprem Yer Hareketlerine Ait (DD-1 deprem düzeyi için ölçeklenmiş) Spektral İvme ve Spektral Deplasman Bileşke Spektrumları ve Ortalamaları

65 Zaman Tanım Alanında Spektral Uyuşum Ölçeklendirme Belirli bir hedef ivme tepki spektrumu ile uyumluluk sağlayabilmek amacıyla orijinal ivme kaydına zaman tanım alanında belirli bir periyot aralığında ve sınırlı bir sürede iteratif olarak dalgacıklar (wavelets) eklenir. (RSPMATCH Abrahamson 1993) (SeismoMatch Software)

66 BÖLÜM 3 DEPREM ETKİSİ ALTINDA BİNALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE TASARIMI İÇİN GENEL ESASLAR

67 BİNA KULLANIM SINIFLARI VE BİNA ÖNEM KATSAYILARI Bina Kullanım Sınıfı BKS =1 BKS = 2 BKS = 3 Binanın Kullanım Amacı Deprem sonrası kullanımı gereken binalar, insanların uzun süreli ve yoğun olarak bulunduğu binalar, değerli eşyanın saklandığı binalar ve tehlikeli madde içeren binalar a) Deprem sonrasında hemen kullanılması gerekli binalar (Hastaneler, dispanserler, sağlık ocakları, itfaiye bina ve tesisleri, PTT ve diğer haberleşme tesisleri, ulaşım istasyonları ve terminalleri, enerji üretim ve dağıtım tesisleri; vilayet, kaymakamlık ve belediye yönetim binaları, ilk yardım ve afet planlama istasyonları) b) Okullar, diğer eğitim bina ve tesisleri, yurt ve yatakhaneler, askeri kışlalar, cezaevleri, vb. c) Müzeler d) Toksik, patlayıcı, parlayıcı, vb özellikleri olan maddelerin bulunduğu veya depolandığı binalar İnsanların kısa süreli ve yoğun olarak bulunduğu binalar Alışveriş merkezleri, spor tesisleri, sinema, tiyatro, konser salonları, ibadethaneler, vb. Diğer binalar BKS=1 ve BKS=2 için verilen tanımlara girmeyen diğer binalar (Konutlar, işyerleri, oteller, bina türü endüstri yapıları, vb) Bina Önem Katsayısı (I )I

68 DEPREM TASARIM SINIFLARI

69 BİNA YÜKSEKLİĞİ VE BİNA YÜKSEKLİK SINIFLARI

70 BİNA YÜKSEKLİĞİ VE BİNA YÜKSEKLİK SINIFLARI Bina Tabanı ve Bina Yüksekliği Aşağıda (a) ve (b) de verilen koşulların her ikisini de sağlayan bodrumlu binalar da bina tabanı, bodrum perdelerinin üst kotundaki kat döşemesi seviyesinde tanımlanır. (a) Rijit bodrum perdelerinin binayı her taraftan veya en az üç taraftan çevrelemesi, (b) Birbirine dik bina eksenlerinin herbirinin doğrultusundaki hakim titreşim modunda, bodrum katlar dahil binanın tümü için hesaplanan doğal titreşim periyodu nun, aynı taşıyıcı sistemde zemin kat döşemesi dahil tüm bodrum kütleleri hesaba katılmaksızın aynı doğrultuda hesaplanan doğal titreşim periyodu na oranının 1.1 den küçük olması (Tp,tüm 1.1 Tp,üst ).

71 BİNA PERFORMANS DÜZEYLERİ Kesintisiz Kullanım (KK) Performans Düzeyi Bu performans düzeyi, bina taşıyıcı sistem elemanlarında yapısal hasarın meydana gelmediği veya hasarın ihmal edilebilir ölçüde kaldığı duruma karşı gelmektedir Sınırlı Hasar (SH) Performans Düzeyi Bu performans düzeyi, bina taşıyıcı sistem elemanlarında sınırlı düzeyde hasarın meydana geldiği, diğer deyişle doğrusal olmayan davranışın sınırlı kaldığı hasar düzeyine karşı gelmektedir.

72 BİNA PERFORMANS DÜZEYLERİ Kontrollü Hasar (KH) Performans Düzeyi Bu performans düzeyi, can güvenliğini sağlamak üzere bina taşıyıcı sistem elemanlarında çok ağır olmayan ve çoğunlukla onarılması mümkün olan kontrollü hasar düzeyine karşı gelmektedir Göçmenin Önlenmesi (GÖ) Performans Düzeyi Bu performans düzeyi, bina taşıyıcı sistem elemanlarında ileri düzeyde ağır hasarın meydana geldiği göçme öncesi duruma karşı gelmektedir. Binanın kısmen veya tamamen göçmesi önlenmiştir

73 Performans Hedefleri ve Uygulanacak Değerlendirme/Tasarım Yaklaşımları