Ahmet Yakut Orta Doğu u Teknik Üniversitesi (METU)

Transkript

1 Ülkemizdeki betonarme binaların deprem performansını etkileyen genel özellikler General characteristics influencing seismic performance of RC buildings in Turkey Ahmet Yakut Orta Doğu u Teknik Üniversitesi (METU)

2 İçerik (Content) Bina İstatistikleri Building statistics BA Binaların Geometrik özellikleri Geometrical properties of RC buildings Geçmiş depremlerde gözlenen performans Observed performance from past earthquakes Hasara yol açan faktörler Parameters influencing performans Kapasiteye ilişkin özellikler Capacity related properties) Mevcut binaların deprem performans hesapları Seismic performance assessment of existing buildings Sonuçlar Conclusions

3 Bina istatistikleri Building statistics

4 2000 BinaB İstatistikleri 2000 Building statistics Türkiye Geneli (Nationwide) Sayı/Number (million) Bina/Building Hane/Unit Year

5 2000 Bina B İstatistikleri 2000 Building statistics Büyük şehirler (large cities) Sayı/Number (million) Bina/Building Hane/Unit Year

6 Bina envanteri: Kullanım m amacına göreg Building inventory: based on occupancy Konut/Residential 74.9% Institutional %0.42 Bilinmeyen/Unknown % Diğer/Other 3.72% Dini/Religious % 0.34 Konut ve İşyeri/Residential & Commercial % 12.1 Endüstriyel/Industrial % 1.8 İşyeri/Commercial %6 Eğitim/Education %0.36 Kültürel/Cultural, Sağlık/Health, Eğitim/Education, Spor/Recreational % 0.25

7 2000 BinaB sayımı: yapısal sistem 2000 Building census: structural sistem 8 7 Sayı/Number (million) Çerçeve/Frame Yığma/MasonryTunnel Form Prefabricated Unknown Toplam/Total Yapısal sistem/structural system

8 Bina envanteri (Şehir):( Kat sayısı ve yapı türü Building Stock (Urban): Per Height and type Yüzde/Percent RC BA/ RC Masonry Yığma/ Masonry Other Diğer/ Other Yapı Type türü/type Yüzde/Percent >7 Kat sayısı/height

9 Hatay da In Hatay Bina sayısı/ Number of buildings: (1984)- % 80.3 konut/ residential (2004)- % 77.7 konut/ residential Hane sayısı/ Number of dwellings: (1984) (2000) Çerçeve/ Frame : (%64.0) Yığma/ Masonry : (%35.6)

10 BA Binaların n geometrik özellikleri Geometrical characteristics of RC buildings

11 Özellikler Characteristics Kat Yüksekliği/Story Height Giriş Katı/Ground Story Normal Kat/ Regular Story Sürekli Çerçeve/Continuous Frame Kısa/Uzun Kenar Oranı (Short/Long Dimension Ratio)

12 Kat YüksekliY ksekliği Story Height Düzce, Bakırköy and Zeytinburnu Veritabanı/Database Toplam 3860 Bina 1 n 9 Total of 3860 Buildings (BA Çerçeve/RC Frame) Toplam 3828 Bina 3 n 9 Total of 3828 Buildings

13 Giriş Kat YüksekliY ksekliği Ground Story Height 25 (%) Ground 3 n Bina/Building Ground Story Height (m) Ortalama/Mean = 3.01 m Standard sapma/std = 0.40 m

14 Giriş Kat YüksekliY ksekliği Ground Story Height Ground Story Height (m) Mean StDev Str Num ber 3 n Bina/Building

15 Normal Kat YüksekliY ksekliği Regular Story Height (%) Normal Normal Story Height (m) 3 n Bina/Building Ortalama/Mean = 2.72 m STD = 0.21 m

16 Normal Kat YüksekliY ksekliği Regular Story Height 3.00 Normal Story Height (m) Mean StDev Str Number 3 n Bina/Building

17 Kısa kenar/uzun Kenar Short Dim / Long Dim Küçükçekmece, Bakırköy ve Zeytinburnu Veritabanı/Database Toplam Bina Total Building 3 n Bina/Building S/L Ortalama/Mean = 0.73 S/L Stdev = 0.18

18 Kısa kenar/uzun Kenar (Short Dim / Long Dim) Kısa kenar ortalaması= 9.48 m Mean of Short Dimension = 9.48 m Kısa kenar standard sapma=3.84 m Stdev of Short Dimension = 3.84 m Uzun kenar ortalaması= 13.78m (Mean of Long Dimension = m) Uzun kenar standard sapma= 8.08 m (Stdev of Long Dimension = 8.08 m)

19 Kısa kenar/uzun Kenar Short Dim / Long Dim Kısa kenar ortalaması= 9.48 m Mean of Short Dimension = 9.48 m Uzun kenar ortalaması= 13.78m Mean of Long Dimension = m Length (m) S Mean S StDev L Mean L StDev >9 Number of Story

20 S / L S/L S/L Mean S/L StDev >9 Number of Story

21 Çerçeve eve süreksizlis reksizliği Frame discontinuity

22 Sürekli Çerçeveeve Continuous Frame Düzce ve Zeytinburnu Veritabanı/ Database Toplam 3796 Bina 3 n 9 Total of 3796 Buildings Ortalama sürekli çerçeve sayısı=5.38 Mean of total continuous frame = 5.38 Sürekli çerçeve sayısı standard sapma= 1.73 Stdev of total continuous frame = 1.73

23 Sürekli Çerçeveeve Continuous Frame % > Number of Continuous Frame

24 Beton Dayanımı Concrete Strength 693 binadan alınan 4647 karot numunesi 4647 core specimens taken from 693 buildings Yapım yılı ve kat sayısına göre beton dayanımı Concrete strength versus construction date and number of stories

25 Beton Dayanımı-Kat sayısı Concrete Strength-Number of stories Ortalama/Mean= 9 MPa Standard sapma/standard deviation=4 MPa Kat sayısı/number of stories

26 Beton Dayanımı-Kat sayısı Concrete Strength-Number of stories Ortalama/Mean= 9 MPa Standard sapma/standard deviation=4 MPa Yapım yılı/construction date

27 Geçmi miş depremlerde gözlenen g performans Observed performance from past earthquakes

28 Yetersiz yanal rijitlik Inadequate lateral rigidity

29 Yumuşak kat Soft story

30 Adapazarı,, 1999: Zemin kat göçg öçmesi Ground floor collapse

31 Bingöl, 2003 : Zemin kat göçg öçmesi Ground floor collapse

32 Kısa kolon Short column

33 Kısa kolon, yetersiz sargı Short column, inadequate confinement

34 Bingöl, 2003 : Yetersiz sargı Inadequate confinement

35 Kötü detaylandırma Poor detailing

36 Eksik birleşim im bölgesi b detayı Lack of connection zone detailing

37 Zayıf f tasarım, işçilik i ilik ve malzeme Poor design, workmanship and material

38 Bitişik ik binaların çarpışması Pounding of adjacent buildings

39 Düzce hasar dağı ğılımı Damage distribution in DüzceD 1999 depremleri sonrası (477 bina) After 1999 earthquakes (477 buildings) Binaların oranı/ratio Binaların Oranı of buildings Hasarsız veya Az Has arlı Orta hasarlı A ğır Hasarlı veya Çökmüş Kat Adedi Kat sayısı/number of stories

40 Past Performance Damage database in Düzce after 1999 Earthquakes No. of Buildings None Light Moderate Heavy Collapse No. of Stories

41 Gölcük k hasar dağı ğılımı Damage distribution in GölcG lcük Oran/Ratio Hasar Derecesi 1+2 Damage state 1+2 Hasar Derecesi 4+5 Damage state Kat/Story 2 Kat 3 Kat 4 Kat 5 Kat 6 Kat 7 Kat

42 Zayıf f performansın n nedenleri Reasons of poor performance Yapısal yetersizlikler/ Structural inadequacy Taşıyıcı sistemin yetersiz olması/ Inadequate structural system Eleman yerleşim ve dağılımının uygun olmaması/ Inproper member layout Donatı detayı ve malzeme özelliklerinin yetersiz olması/ Inadequate material and detaling Mimari sorunlar/ Architectural features Düzensizlikler/ Irregularities Yumuşak kat/ Soft story, süreksiz çerçeve/ discontinuous frame, çıkma/overhang, burulma/ torsion Yapı nizamı/adjacency Çarpışma etkisi/ Pounding Konum/ Location Kötü İşçilik ve malzeme kalitesi/ Poor workmanship and material Yetersiz denetim/ Inadequate supervision

43 Hasara yol açan a an faktörler Parameters leading to damage

44 En belirgin parametreler Significant parameters Kat sayısı/ Number of stories Yumuşak kat/ Soft story Ağır çıkma/ Heavy overhang Görünen kalite/ Apparent quality Bitişik nizam/ Adjacency Çerçeve sürekliliği/ Frame continuity Yetersiz dayanım/ Inadequate lateral rigidity Kötü malzeme ve işçilik/ poor material and workmanship Yetersiz detaylandırma/ Inadequate detaling

45 Tipik riskli bina Typical vulnerable building Orta katlı/ Mid-rise Betonarme/ RC Düşük beton dayanımı/ Low concrete strength Çıkmalar/ Overhangs Yumuşak kat/ Soft story Bitişik nizam/ Adjacent

46 Yumuşak kat Soft story Farklı giriş kat yüksekliği/ First story height Giriş katında boşluk/ Opening on ground floor H2 H1 Yüksek (Yumuşak) Kat

47 Çıkma kat Heavy overhang Giriş katı ve bir üst katın alanına bağlıdır (depends on the areas of ground and upper floor)

48 Kapasiteye ilişkin özellikler Capacity related properties

49 Bina veritabanı ve analiz yöntemiy Building Database and analyses Mevcut 2-6 katlı BA binalar Existing residential RC buildings (2-6) stories Kat sayısı, periyot, kat alanı ve krokiye göre seçilmiş tipik binalar Typical buildings selected based on their number of stories, fundamental period, floor area and layout Üç boyutlu modellerin itme analizi Pushover analysis of 3D building models

50 Kat yüksekliy ksekliği i dağı ğılımı Height Distribution 7 Number of Buildings Number of Story

51 Bina yüksekliy ksekliği-periyot ilişkisi Building period versus height Period (s) TEC 1997 (T=0.07H 3/4 ) This Veritabanı/database study Yükseklik/ Height (m)

52 Taban kesme kuvveti katsayısı Base shear coefficient Vy/W Code Code Period (s)

53 Tipik kapasite eğrisie Typical capacity curve (Hazus) Spectral Acceleration/ İvme, g C (S du, S au ) B (S dy, S ay ) A (S dd, S ad ) Spektral Spectral Displacement/ Deplasman Sa = y C sγ α 1 Sd y = Sa y T 4π 2 e 2 g Sa u Sd = λμsd = λsa y u y

54 Kapasite eğrisi e parametreleri Capacity Curve Parameters Parametre/ Parameter Kat sayısı/ Number of stories

55 Kapasite eğrisi e parametreleri Capacity Curve Parameters Parametre/ Parameter Taban kesme kuvveti katsayısı/ Base shear coefffcient Akma ötelenme oranı/ Yield drift ratio-% Göçme Ötelenme oranı/ Ultimate drift ratio-% Kat sayısı/ Story Number Ortalama/ Mean Standard Sapma/ Standard Deviation All All All

56 Kapasiteye ilişkin çalışmalar Az katlı Capacity related studies-low rise Spectral Acceleration (g) JICA HAZUS 2 story (This study) 3 story (This study) BU Low-rise (a) Spectral Displacement (cm)

57 Kapasiteye ilişkin çalışmalar Orta katlı Capacity related studies-mid rise 1.0 Mid-rise Spectral Acceleration (g) story (This study) JICA HAZUS BU story (This study) (b) Spectral Displacement (cm)

58 Kapasiteye ilişkin özellikler- Okul binaları Capacity related properties- School buildings Kat sayısı/ Number of stories

59 Mevcut binaların n deprem performans hesapları Seismic performans assessment of existing buildings

60 İstanbul daki Mevcut BA Binaların Performans Değerlendirmesi Perfomance assessment of existing RC buildings in İstanbul Sokak taramasında incelenen ilçeler: Districts considered in walk-down evaluation Zeytinburnu Fatih Küçükçekmece Bayrampaşa Güngören Bahçelievler

61 Dikkate alınan parametreler Parameters considered Kat sayısı/ Number of stories Yumuşak kat/ Soft story Ağır çıkma/ Heavy overhang Görünen kalite/ Apparent quality Binanın konumu/ Building adjacency Kısa kolon/ short column Deprem tehlikesi/ Seismic hazard

62 İlçeler-Districts

63 Zeytinburnu Nüfus/ Population Alan/ Area (Ha) Bina sayısı/ Number of buildings Zeytinburnu İstanbul Oran/ Ratio 239,927 10,018, ,150 77, , ,

64 BİNA ENVANTERİ İlk Jenerasyon (1960 s)

65 BİNA ENVANTERİ İkinci Jenerasyon (1970 s)

66 BİNA ENVANTERİ Üçüncü Jenerasyon (1980 s)

67 BİNA ENVANTERİ Dördüncü Jenerasyon (1990 s)

68 Zeytinburnu Bina Envanteri

69 Sokak Taraması-BA Binalar Street survey-rc buildings Bina sayısı/ / Number of buildings Number of RC Bld's Kat sayısı/ Number / Number of Stories of stories

70 Sokak Taraması (BA Binalar):Performans puanları

71 Performans puanları Performance scores s Yüksek risk/ High risk Performans puanı/ Vulnerability Performance Score score Num ber of Building s

72 Uygulama: Fatih, İstanbul BA Bina Bina Kat Sayıları Bina Adedi Kat Sayısı

73 Yapı stoku

74 Yapı stoku

75 Sokak Taraması: : Fatih Tüm Betonarme Binalar Bina Sayısı bina More Deprem Performans Skoru

76 Yüksek risk/ High risk Altı ilçe e için i in sonuçlar Results for six districts Küçükçekmece Bayrampaşa Fatih Bahçelievler Güngören Zeytinburnu

77 Değerlendirme erlendirme özet: Senaryo deprem Mw=7.2 Assessment summary: Scenario EQ Mw=7.2 İlçe/ District Bina sayısı/ Number of buildings Toplam/ Total Yüksek risk/ High risk Zeytinburnu (37 %) Fatih (10 %) Küçükçekmece (15 %) Bayrampaşa- Güngören- Bahçelievler (30 %)

78 İstanbul için i in hasar tahmini: Genel model Damage Prediction in Istanbul: Global models

79 Nihai görüşlerg Final Remarks Kentsel bölgelerdeki mevcut bina envanterinin en önemli bölümünü betonarme yapılar meydana getirmektedir. Majority of urban building stock is comprised of RC buildings Mevcut yapıların deprem performansı oldukça zayıftır. Seismic perfomance of existing RC buildings is rather poor Zayıf performansa yol açan en önemli parametrelerin başında düzensizlikler, yetersiz malzeme ve işçilik kalitesi, ve yapısal yetersizlikler gelmektedir. The most significant parameters leading to poor performans are irregularities, inadequate and poor workmanship and material quality, and inadequate structural details. Mevcut BA binaların yatay yük kapasiteleri oldukça düşük olduğundan yüksek riskli bina sayısı oldukça fazladır. Overall seismic capacity of existing RC buildings is quite low leading to significantly large number of vulnerable buildings.

80 Candidate 1 4 stories Plan: 10mx20 m Column density: 0.23% RC Wall density:0 Story height: 2.8 m In-fill wall density:0.44% Soft story: YES Overhang: YES Quality: Poor Expected Vulnerability: High

81 Candidate 2 4 stories Plan: 20mx25 m Column density:0.12% RC wall density:0 Story height: 3.0m In-fill wall density:0.28% Soft story: YES Overhang: YES Quality: Moderate Expected Vulnerability: Medium

82 Candidate 3 5 stories Plan: 22mx24 m Column density:0.19% Story height:3.1m In-fill wall density:0 Soft story: YES Overhang: NO Quality: Poor Expected Vulnerability: High

83 Candidate 4 6 stories Plan: 25mx30 m Column density:0.12% Story height:2.8m In-fill wall density:0.07% Soft story: YES Overhang: NO Quality: Poor Expected Vulnerability: High

84 Teşekk ekkürler