BETONARME BİNALARIN DEPREM GÜVENLİĞİNİN DEĞERLENDİRİLMESİNDE DEPREM YÖNETMELİĞİ 2007 DE KURALLARINA ÖRNEKLE KIYASLAMALI BİR BAKIŞ

Transkript

1 Altıncı Ulusal Deprem Mühenisliği Konferansı, 16-2 Ekim 27, İstanbul Sixth National Conference on Earthquake Engineering, 16-2 October 27, Istanbul, Turkey BETONARME BİNALARIN DEPREM GÜVENLİĞİNİN DEĞERLENDİRİLMESİNDE DEPREM YÖNETMELİĞİ 27 DE KURALLARINA ÖRNEKLE KIYASLAMALI BİR BAKIŞ A COMPARATIVE STUDY OF SEISMIC SAFETY EVALUATION OF CONCRETE BUILDINGS ACCORDING TO TURKISH SEISMIC CODE (27) Fatih SEZER 1, Mustafa GENÇOĞLU 2 ve Zekai CELEP 3 ÖZET Deprem Yönetmeliği (27) e yeni tasarımı yapılacak binalar için bir tasarım yaklaşımı ve mevcut binaların eprem avranışlarının eğerlenirilmesi için ise, oğrusal olan ve oğrusal olmayan eğerlenirme yöntemleri bulunmaktaır. Özellikle mevcut binaların eğerlenirilmesi konusuna yapılan uygulama sayıları sınırlıır. Mevcut binaların eğerlenirilmesine kullanılan yöntemleri birbiri ile uyuşumu ve bunların her ikisinin yeni bina tasarımına kullanılan yöntemle uyuşumu, Deprem Yönetmeliği (27) nin uygulanmasına önemli bir hususu oluşturmaktaır. Bu çalışmaa Deprem Yönetmeliği (27) Bölüm 2 ve 3 e göre yeni olarak tasarlanan binaların, mevcut bina kabul eerek Deprem Yönetmeliği (27) e mevcut binalar için tanımlanan performans heefleri ve sonuçlar arasınaki uyuşum üzerine urulmuştur. Bu amaçla Deprem Yönetmeliği (27) ne göre tasarımı yeni bina olarak yapılmış 3 katlı,5 katlı ve 7 katlı olmak üzere seçilen üç bina esas alınarak, yeni tasarımın beklenen performans heefini sağlama urumu ve bina kat aeinin bina performans heefi üzerine olan etkisi söz konusu eilmiştir. Bu binaların eprem yükleri altınaki taşıyıcı sistem performanslarını belirleyebilmek için yönetmelikte bulunan oğrusal olan ve oğrusal olmayan çözüm yöntemleri kullanılmıştır. Doğrusal olan çözüme Eşeğer Deprem Yükü Yöntemi ve oğrusal olmayan çözüme Artımsal Eşeğer Deprem Yükü Yöntemi ile Zaman Tanım Alanına Hesap Yöntemi seçilmiştir. Deprem Yönetmeliği (27) ne göre tasarımı yapılan bu binaların sağlaıkları performans heefleri aralarına ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca, bu karşılaştırmaa binaların sağlaıkları performans heefleri kat aeinin farklı olması açısınan a eğerlenirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Performans eğerlenirmesi, Doğrusal ve oğrusal olmayan eprem avranış eğerlenirme yöntemleri, Zaman tanım alanına hesap yöntemi. ABSTRACT Seismic Coe of Turkey (27) which regulates builings to be built in isaster areas inclues a chapter (Chapter 2 an 3) where methos are given for reinforce concrete builings to be esigne. The Coe also has a new chapter (Chapter 7) where the linear an the non-linear evaluation methos are given for seismic safety evaluation of existing builings. Chapter 7 is introuce in 27 an only a limite number of applications is carrie out by using its requirements. Consistency between the results of the methos use for seismic evaluation of existing builings is of prime importance. On the other han it is important to esign a builing accoring to the rules given for new builings an later consier the builing as an existing one an apply evaluation proceure an check whether it satisfies the performance goal esigne for. The harmony of the results is also of prime importance for practical purposes as well as for legal consierations. The present paper eals with builings esigne accoring to the requirements of the Chapter 2 an 3 of the Seismic Coe (27). Their performance goals are evaluate by consiering the builings as existing ones. For this purpose, three builings of 3, 5 an 7 stories are consiere. They are esigne by ensuring the requirements of the Coe given for new builings are satisfie. Afterwars their performance goals are obtaine by 1 İnş.Yük.Müh., İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İstanbul, fatihsezer_81@hotmail.com 2 Dr.Müh., İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İstanbul, mgencoglu@ins.itu.eu.tr 3 Prof.Dr. İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İstanbul, celep@itu.eu.tr

2 2 Betonarme Yapıların Deprem Güvenliğinin Değerlenirilmesi applying the requirements of the Coe given for existing builings. The performance goals of the builings are obtaine by applying the linear (Equivalent Earthquake Loa Metho) an the nonlinear (Incremental Equivalent Earthquake Loa Metho an Time History Analysis) proceures of the Coe. The results are given comparatively an special attention is pai to the effect of the number of stories of the builings on their performance goals. Keywors: Seismic performance evaluation, Linear an non-linear seismic evaluation methos, Time history analysis. GİRİŞ Yurumuza eprem güvenliğinin, sınıra ve sınırın altına olan çok sayıa betonarme binanın bulunması ve bunların hepsinin güçlenirilmesi ekonomik ve teknik bakıman mümkün olmaığı için, mevcut binaların eprem güvenliklerinin aha gerçekçi biçime eğerlenirilmesi söz konusu olmuştur. Bu tür binaların Deprem Yönetmeliği (27) e yeni tasarımı yapılacak binalar için öngörülen koşulları sağlamasını beklemek ve bunlar için verilen kuralları esas alarak eprem güvenliklerini eğerlenirmek anlamlı eğilir. Bu neenle yönetmelikte mevcut binalar için ayrı bir bölüm öngörülmüştür (Celep ve Kumbasar 24). Bu bölüme eprem mühenisliğinin ileri bilgileri kullanılarak performansa ayalı eğerlenirme öne çıkartılmıştır. Bu suretle eğişik bina türlerinin eğişik performans heeflerine kabul eilmesi, ekonomik ve gerçekçi sonuçların çıkarılması amaçlanmıştır. Binaların taşıyıcı sistemlerinin eprem etkileri altına performansa ayalı eğerlenirilmesine, taşıyıcı sistemin oğrusal olmayan avranışı esas alınarak, mevcut yatay yük kapasitesinin olabiliğince gerçekçi biçime ortaya çıkması sağlanmaya çalışılmıştır. Bu amaçla yönetmelikte oğrusal ve oğrusal olmayan yöntemler verilmiştir. Buraa oğrusal olan yöntemin matematiksel anlama oğrusal oluğunu kabul etmek uygun eğilir. Yeni tasarımı yapılacak binalara, oğrusal olmayan avranışla oluşacak yatay yük kapasite artımı tüm bina için öngörülen Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı R ve ona bağlı kullanılan Deprem Yükü Azaltma Katsayısı R a ile gözönüne alınmaktaır. Mevcut binaların eğerlenirilmesine kullanılan Doğrusal Elastik Değerlenirme Yöntemi ne her eleman için göz önüne alınan Etki/Kapasite Oranı r katsayısı ile oğrusal olmayan avranışla oluşacak yatay yük kapasite artımı göz önüne alınmaktaır. Diğer bir ifae ile çözüm işlemi oğrusal olmakla beraber bu yönteme e taşıyıcı sistemin oğrusal olmayan avranışı göz önüne alınmaktaır. Böylece Deprem Yönetmeliği (27) e eğişik açılaran taşıyıcı sistemin oğrusal olmayan avranışını göz önüne alan üç yöntem bulunmaktaır. Bunlar (a) yeni binalar için öngörülen yöntem, mevcut binalar için öngörülen (b) oğrusal olan ve (c) oğrusal olmayan yöntem olarak verilebilir. Hatta oğrusal olamayan yöntem çerçevesine verilen () Zaman Tanım Alanına Hesap Yöntemi ayrı bir örüncü bir yöntemen, kabulleri farklı olması bakımınan söz konusu eilebilir. İlk üç yöntemin ayrıca, tek molu ve çok molu uygulaması sözkonusuur ((ATC ve FEMA ). Farklı yöntemlerin yönetmelikte bulunması, bir uygulama zenginliği olarak görülebilir. Bu yöntemlerin kabul ve çözüm işlemleri birbirinen farklı oluğu için, matematiksel aynı sonuçların ele eilmesi beklenmez. Ancak, uygulama açısınan ve yasal sorunların çıkmaması bakımınan sonuçların birbirinen çok farklı çıkmaması gerekir. Deprem Yönetmeliği (27) nin tasarımı yapılacak yeni binalar için öngörülen kuralları olukça uzun zamanır kullanılmakta olup, yapılan küçük eğişikliklerle uygulamaan ortaya çıkan sorunlar belirli ölçüe kabul eilebilir seviyeye getirilmiştir. Buna karşılık mevcut binaların eprem güvenlikleri için öngörülen kurallar yeni olup, bunların birbirleri ile ve tasarımı yeni yapılacak binalar için verilen kurallarla uyuşumu, ancak sınırlı sayıa ve üzenli sayılabilecek binalar için incelenmiştir (Ayınoğlu v., 27). Bu çalışmanın amacı bu uyuşumun eğişik bina ve taşıyıcı sistem için incelenmesi ve sonuçlara bulunabilecek farklılığın öne çıkarılmasıır. Doğrusal olan ve olamayan yöntemlerin en basit uygulaması Eşeğer Deprem Yükü Yöntemi olarak verilmiştir. Özellikle binanın plana ve üşey kesitte üzensizliğinin sınırlı olması urumuna ve avranışa birinci moun etkili oluğu üşük katlı binalara bu basit yöntemin kullanılması yeterli yaklaşık sonuçlar verir ve ileri moların göz önüne alınarak Mo Birleştirme Yöntemi nin kullanılmasına ihtiyaç kalmaz (Çakıroğlu v., 198; Özer 27).

3 F. Sezer, M. Gençoğlu ve Z. Celep 3 Doğrusal olan eğerlenirme yöntemi, çözüm işleminin oğrusal olması bakımınan uygulaması aha kolay olup, oğrusal işlem yapan bilgisayar programlarınan fayalanmak mümkünür. Buna karşılık oğrusal olmayan eğerlenirme yöntemine taşıyıcı sistemin oğrusal olmayan avranışı aha gerçekçi biçime belirlenebilir. Ancak, oğrusal olmayan eğerlenirme yönteminin uygulamasına aha fazla taşıyıcı sistem ve kesit parametrelerinin eğerlerine ihtiyaç varır. Tahmin eileceği gibi, ele eilecek sonuç ne kaar çok kabulle ortaya çıkıyorsa, güvenirliliği e o orana az olacaktır. Ayrıca, bu yöntem matematiksel olarak olukça karmaşık ve zaman alıcıır. Doğrusal olamayan avranışın eprem kayı kullanarak ve inamik çözüm sonucu ele eilmesi çok aha karmaşık olup, uzun çözüm zamanı ve uygun eprem kayının seçimini gerektirir. Değerlenirilecek veya güçlenirilikten sonra yeterliliğine karar verilecek binalar ile ilgili eprem performansı belirleme çalışmaları üşey yüklerin ve eprem etkilerinin birleşik etkileri altına incelenir. Binanın eprem performansı, taşıyıcı sistem elemanlarının (kiriş, kolon ve pere) eprem hasar seviyesinin bir bütünü olarak ifae eilir. Kesitin hasar urumunun belirlenmesi, çözüm neticesine ele eilecek iç kuvvetler veya şekil eğiştirmelerin, yönetmelikte tanımlanan sınır eğerlerle karşılaştırılmasıyla yapılır. Taşıyıcı sistem elemanlarının hasar urumu, bu elemanın epreme en çok zorlanığı kabul eilen ve oğrusal olmayan şekil eğiştirmenin ortaya çıkması beklenen kesitlerin hasar urumları eğerlenirilerek tanımlanır. Bir katın hasar urumu ise, o kattaki kolon ve kirişlerin hasar urumuna bağlı olarak belirlenir. İç kuvvet Minimum hasar sınırı (MN) Güvenlik sınırı (GV) Göçme sınırı (GÇ) Deprem yükü Hemen kullanım (HK) Can güvenliği (CG) Göçme öncesi (GÖ) Minimum hasar bölgesi Belirgin hasar bölgesi İleri hasar bölgesi Göçme bölgesi Şekil eğiştirme Yereğiştirme Şekil 1. Kesit hasar sınırı ve eleman performans bölgeleri Şekil 2. Farklı eprem etkileri için boyutsuz ivme spektrum eğrileri Deprem Yönetmeliği (27) e üç kesit hasarı sınır urumu tanımlanmıştır (Şekil 1). Bunlar minimum hasar sınırı (MN), güvenlik sınırı (GV) ve göçme sınırı (GÇ) ır. Minimum hasar sınırı, kesitin elastik ötesi avranışının başlangıcını, güvenlik sınırı kesitin ayanımını güvenli olarak

4 4 Betonarme Yapıların Deprem Güvenliğinin Değerlenirilmesi sağlayabileceği elastik ötesi avranış sınırını, göçme sınırı ise kesitin göçme öncesi avranış sınırını temsil eer. Kritik kesitleri MN ye ulaşmayan elemanlar minimum hasar bölgesine, MN ile GV arasına kalan elemanlar belirgin hasar bölgesine ve GV ile GÇ arasına kalan elemanlar ileri hasar bölgesine kabul eilir. Bu şekile, maksimum hasar urumuna sahip kesitinin hasar urumu ile elemanın hangi hasar bölgesine oluğu belirlenir. Bu sınırların saece sünek elemanlar için geçerli oluğu unutulmamalıır. Gevrek elemanların sünek şekil eğiştirme kapasitesi olmaığı için minimum güvenlik sınırının aşılmasına izin verilmez. Deprem Yönetmeliği (27) e mevcut binaların eprem güvenlik ve performanslarının eğerlenirilmesine göz önüne alınmak üzere, farklı üzeye aşağıaki eprem etkileri tanımlanmıştır. Bunlara karşı gelen spektrum eğrileri Şekil 2.e verilmiştir. Kullanım epremi :(5 yıla aşılma olasılığı % 5 önüş periyou 72 yıl) Tasarım epremi :(5 yıla aşılma olasılığı % 1 önüş periyou 475 yıl) Maksimum eprem :(5 yıla aşılma olasılığı % 2 önüş periyou 2475 yıl) A 3 1 K121 (25/5) K11 (25/5) K12 (25/5) K13 (25/5) K14 (25/5) K15 (25/5) S11 S12 S13 S14 S15 S16 K122 (25/5) K123 (25/5) K124 (25/5) K125 (25/5) 6 K126 (25/5) 3 A B 9 3 K127 (25/5) K16 (25/5) K17 (25/5) K18 (25/5) K19 (25/5) K11 (25/5) S17 K128 (25/5) S18 K129 (25/5) S19 K13 (25/5) S11 K131 (25/5) S111 S112 K132 (25/5) 3 9 B C D 3 K133 (25/5) 1 K111 (25/5) K112 (25/5) K113 (25/5) K114 (25/5) K115 (25/5) S113 S114 S115 S116 S117 S118 K134 (25/5) S119 S12 S121 S122 S123 S124 K116 (25/5) K117 (25/5) K118 (25/5) K119 (25/5) K12 (25/5) NORMAL KAT KALIP PLANI K135 (25/5) K136 (25/5) Şekil 3. Binaların tipik kat kalıp planı ve eleman geometrisi K137 (25/5) K138 (25/5) 3 C D ÖRNEK BİNALAR VE PERFORMANS DEĞERLENDİRMELERİ Binaların Geometrisi ve Kalıp Planları Şekil 3.e bu çalışmaa kullanılan örnek binaların tipik kat planı yer almaktaır. Kolonlar 3 katlı bina için.5m.5m, 5 katlı bina için; ilk üç kat.5m.5m ve son iki kat için.4m.4m ve 7 katlı bina için ilk üç kat için.5m.5m, 4.ve 5. katlar için.4m.4m ve 6 ve 7. katlar için.3m.3m olarak seçilmiştir. 3, 5 ve 7 katlı binalara tüm kirişler.25m.5m boyuta sahiptir. Bina parametreleri için bilgi üzeyi kapsamlı olarak öngörülmüştür. Bina hastane olarak kabul eilmiş ve harekeli yük katılım katsayısı n =.3 alınmıştır. Kat yükseklikleri her üç binaa 3m ve bütün katlara öşeme kalınlığı 15mm kabul eilmiştir. Malzeme Kabulleri Zemin sınıfı Z2 ve zemin emniyet gerilmesinin 2kN/m² oluğu, binaa beton sınıfının C25 ve onatının S42 oluğu kabul eilmiştir. Tasarıma binanın taşıyıcı sistem elemanlarının süneklik üzeyinin yüksek olarak üzenleniği kabul eilmiştir.

5 F. Sezer, M. Gençoğlu ve Z. Celep 5 Tasarım TS5 (2) ve Deprem Yönetmeliği (27) ye göre tasarımı yapılan bu binaların, birinci eprem bölgesine bulunuğu ( A o =. 4 ), yönetmeliklere öngörülen üşey yükler ve bina önem katsayısı ( I = 1. 5 ) olarak kabul eilerek tasarımı yapılmış ve kolon ve kirişlereki onatılar tespit eilmiştir. Bu çerçevee betonarme elemanlara paspayı 4mm kabul eilmiş ve tasarım sonucu kirişler ve kolonların sargı bölgesine φ8/15mm etriyenin yeterli oluğu görülmüştür. (25/5) (25/5) 3 3 (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) (25/5) Şekil 4. Seçilen betonarme binaların üşey kesitteki üzenleri Binaların eprem güvenliklerinin eğerlenirmesi Kabul eilen binaların eprem etkileri altınaki avranışlarının belirlenmesine ve eprem güvenliklerinin eğerlenirilmesine, oğrusal elastik yöntem (eşeğer eprem yükü yöntemi) ve oğrusal elastik olmayan yöntem (artımsal eşeğer eprem yükü yöntemi) kuralları kullanılmıştır. Sayısal çözümlere; Kat kütlelerinin, kat kütle merkezine toplanığı ve ek ış merkezliğin bulunmaığı kabul eilmiştir. Döşemelerin keni üzlemine rijit iyafram oluğu kabul eilmiştir. Statik ve inamik çözümler SAP2 Nonlinear programının 1..7 moülü kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca oğrusal elastik olmayan yöntemin zaman tanım alanına hesap işlemi kuralları a kullanılmıştır. Bu son eğerlenirme işlemine Aana-Ceyhan Depremi (1998) nin ivme kayıtları kullanılmıştır. Bu ivme kayıtlarının etkili olan ilk 3s lik kısmı göz önüne alınmıştır. Yöntemlerin uygulanmasınan ele eilen sonuçların genel eğerlenirmeye tabi tutulurken, yöntemlerin sonuçlarının binaların kat aeinin etkilenmesi eğerlenirilmiştir. Binaların hastane oluğu kabul eiliği için, binaların tasarım epremi etkisi altına hemen kullanım performans seviyesini sağlaması sözkonusu olurken, maksimum eprem etkisi altına ise can güvenliği performans seviyesini sağlaması beklenmekteir. Ancak buraa saece tasarım epremi ile ilgili sonuçlar verilmekteir. DOĞRUSAL ELASTİK HESAP YÖNTEMİ UYGULAMASI Bu yöntem, tek molu uygulaması olan Eşeğer Deprem Yükü Yöntemi ne binanın taşıyıcı sistemine etki eecek toplam eprem yükü, V t λ W A( T 1 ) / R a = (1)

6 6 Betonarme Yapıların Deprem Güvenliğinin Değerlenirilmesi olarak hesaplanır. Deprem Yönetmeliği ne öngörülüğü gibi, R a = 1., λ = 1. (3 kat için) ve λ =.85 (5-7 kat için) kabul eilmiştir. Buraa λ eprem hareketine katılan kütlenin toplam kütleye oranı olarak görülebilir. Tek katlı binalar için tüm kütlenin harekete katılığı kabul eilirken, aha yüksek katlılara bu oran.85 olarak yönetmelikte öngörülmüştür. Binaların taşıyıcı sistemine eprem yükü G ve Q üşey yüklerine ek olarak, eprem yükleri E x ve E y olarak iki oğrultua etkiiği kabul eilmiş ve yapılan çözümen sonra, üşey yükler ve eprem yükleri altına oluşan iç kuvvetler ele eilmiştir. Taşıyıcı sistemin kiriş ve kolonların uç kesitlerinin M r (+) ve M r ( ) eğilme momenti kapasiteleri hesaplanmıştır. Kolon ve kirişlerin kesme kuvveti kapasiteleri mevcut kesit geometrisi ve enine onatısı esas alınarak hesaplanmış ve sınır eğerlerle karşılaştırılarak güç tükenmesinin sünek veya gevrek oluğuna karar verilmiştir. Kiriş ve kolonların etki/kapasite ( r ) oranları, r M e /( M r M g + q ) = (2) uygulanan eprem kuvvetinin yönü ikkate alınarak, saece eprem etkisi altına hesaplanan kesit eğilme momentinin kesit artık eğilme momenti kapasitesine bölünmesi ile ele eilmiştir. Kiriş ve kolonlar için hesaplanan etki/kapasite ( r ) oranları, sünek veya gevrek olma urumuna göre ilgili sınır eğerler ile karşılaştırılarak elemanların kesit hasar bölgeleri belirlenmiştir. Birleşim bölgesi ve kesme güvenliği kontrolleri yapılmıştır. Tablo 1. 3, 5 ve 7 katlı binalara her iki oğrultua etkiyen eşeğer eprem kuvvetleri Kat Fi-x (kn) Fi-y (kn) Fi-x (kn) Fi-y (kn) Fi-x (kn) Fi-y (kn) Toplam Hasar Oranları (%) Kiriş Hasar Oranları (%) Kiriş Şekil 5.a. 3 katlı bina için x ve y oğrultusuna kiriş hasar urumları Hemen kullanım performans üzeyinin sağlanabilmesi için hesap yapılan her bir eprem oğrultusuna kirişlerin en fazla % 1 u belirgin hasar bölgesine geçebilir ve iğer taşıyıcı sistem elemanlarının tamamının minimum hasar bölgesine kalması gerekmekteir. İncelenen binaa x ve y oğrultuları için bu oran aşılmaktaır ve olayısıyla 5 yıla aşılma olasılığı % 1 olan tasarım epremi etkisi altına hemen kullanım performans üzeyi sağlanmamaktaır.

7 F. Sezer, M. Gençoğlu ve Z. Celep 7 Hasar Oranları (% ) Kiriş Hasar Oranları (% ) Kiriş Şekil 5.b. 5 katlı bina için x ve y oğrultusuna kiriş hasar urumları Hasar Oranları (% ) Kiriş Hasar Oranları (% ) Kiriş 6.Kat 7.Kat 6.Kat 7.Kat Şekil 5.c. 7 katlı bina için x ve y oğrultusuna kiriş hasar urumları 1 Kiriş 1 Kiriş Kat 7.Kat 6.Kat 7.Kat Hasar DUrumları Şekil 5.. x ve y oğrultusuna kiriş hasar urumları karşılaştırılması DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN HESAP YÖNTEMİ UYGULAMASI Bu yöntem, tek molu uygulaması olan Artımsal Eşeğer Deprem Yükü Yöntemi ne binanın taşıyıcı sistemine uygulanmıştır (Chopra ve Goel, 21; Priestley ve Kowalsky 2). Bu işleme taşıyıcı sistem üşey yükler altına çözülerek kolon ve kirişlere ait çatlamış kesit eğilme rijitlikleri hesaplanmış ve artımsal yüklemee oğrusal yönteme oluğu gibi bunlar kullanılmıştır. Taşıyıcı sistemi oluşturan kiriş ve kolonların iki uçlarına potansiyel plastik mafsal yerleri kabul eilmiştir. Taşıyıcı sistem üşey yükler ve orantılı olarak artan eşeğer eprem yükleri altına çözümlenerek

8 8 Betonarme Yapıların Deprem Güvenliğinin Değerlenirilmesi statik itme eğrisi çizilmiştir. Bulunan bu itme eğrisi kapasite iyagramına önüştürülmüştür. Tasarım epreminin boyutlu ivme spektrum eğrisine önüştürülüp, moal yereğiştirme talebi belirlenmiştir. Taşıyıcı sistem bu talebe kaar tekrar itilerek plastik mafsallar ve plastik önmeler ele eilmiştir. Ele eilen plastik eğrilikler plastik mafsal boyuna bölünerek plastik eğrilikler ve bu eğerler kesit geometrine bağlı olarak hesaplanacak akma eğrilikleriyle toplanarak toplam eğrilikler ele eilmiştir. Bu toplam eğrilikleren ele eilen beton ve onatıaki birim kısalma ve uzama, yönetmelikte verilen sınır eğerler ile karşılaştırılarak hasar urumları belirlenmiştir. Spektral Kapasite Eğrisi Spektral Kapasite Eğrisi 1, 1,,8,8 Spektral İvme/g,6,4,2 Spektral İ vme/g,6,4,2,,5,1,15,2,25 Spektral Yereğiştirme (m),,,5,1,15,2,25 y = 9,4242x Spektral Yereğiştirme (m) Şekil 6. 3 katlı bina için x ve y oğrultusuna moal yereğiştirme taleplerinin belirlenmesi 1 1 HasarOranları (%) Hasar Oranları (% ) Şekil 7.a. 3 katlı bina için x ve y oğrultusunaki eprem etkisi için kiriş hasar urumları Hasar Oranları (%) HasarOranları (% ) Şekil 7.b. 5 katlı bina için x ve y oğrultusunaki eprem etkisi için kiriş hasar urumları

9 F. Sezer, M. Gençoğlu ve Z. Celep 9 Hasar Oranları (%) HasarOranları (%) Kat 7.Kat 6.Kat 7.Kat Şekil 7.c. 7 katlı bina için x ve y oğrultusunaki eprem etkisi için kiriş hasar urumları Kiriş 6.Kat 7.Kat Kiriş 6.Kat 7.Kat Şekil 7.. x ve y oğrultusunaki eprem etkisi için kiriş hasar urumları karşılaştırılması Doğrusal olmayan inamik yöntem ile yapılan analizler sonucuna, binanın eleman hasar urumları bakımınan tasarım epremi etkisi altına hemen kulanım performans seviyesini sağlamaığı belirlenmiştir. ZAMAN TANIM ALANINDA DOĞRUSAL OLMAYAN DİNAMIK ÇÖZÜM Sismik plastik mafsal önmesi ve beton ve onatının birim uzama/kısalma taleplerin tahmin eilmesine en kapsamlı yöntem zaman tanım alanına inamik analiziir. Bu yönteme eprem yüklerinin oğruan binaya uygulaması yapılmaktaır. Ancak, eprem kayının kullanılmasına seçici olunması ve bunun yönetmelikte verilen spektrum eğrisi ile uyuşması ve olabiliğince çok sayıa kayıtla çözüm yapılması gerekir. Bu çalışmaa zaman tanım alanına oğrusal olmayan inamik çözüm yapılmıştır. Binanın taşıyıcı sistemine üşey yüklerin eprem kayı uygulanmaan mevcut oluğu kabul eilmiştir. Çözüme Aana-Ceyhan Depremi (1998) nin ivme kayıtlarının ilk 3s lik kısmı göz önüne alınmıştır. 3, 5 ve 7 katlı betonarme binalar için yapılan zaman tanım alanına oğrusal olmayan inamik analizini sonuçları grafiklere gösterilmiştir. Çalışmaa her 3 bina için gerçekleştirilen zaman tanım alanına çözümler oğruan yer eğiştirme talebinin zamana bağlı eğişimini vermiştir. Şekil 8.a.-9.a.-1.a. a yapılan inamik analizler sonucuna ele eilen, x ve y oğrultusuna zamana bağlı taban kesme kuvveti eğişimini gösteren grafikler yer almaktaır. Ayrıca 8.b.-9.b.-1.b.statik itme eğrisi üzerine eprem ivme kayıtlarının 1-1,5-3 kat arttırılması ile ele eilen x ve y oğrultusuna en büyük taban kesme kuvveti ( V ) ve en büyük tepe yereğiştirmesi ( ) noktalarının grafik üzerine yerleşimleri gösterilmiştir.

10 1 Betonarme Yapıların Deprem Güvenliğinin Değerlenirilmesi Şekil 8.a. 3 katlı bina için x ve y oğrultularına taban kesme kuvvetinin zamana bağlı eğişimi Taban Kesme Kuvveti (KN İtme Eğrisi ,5,1,15,2,25 Yer Değiştirme (m) X yönüne statik itme eğrisi V- Taban Kesme Kuvveti (KN) İtme Eğrisi ,5,1,15,2 Yer Değiştirme (m) Y yönüne statik itme eğrisi V- Şekil 8.b. 3 katlı bina için x ve y oğrultusuna V eğişim eğrileri Şekil 9.a. 5 katlı bina için x ve y oğrultularına taban kesme kuvvetinin zamana bağlı eğişimi Taban Kesme Kuvveti (KN) İtme Eğrisi ,5,1,15,2,25,3,35,4 Yer Değiştirme (m) X yönüne statik itme eğrisi V- Taban Kesme Kuvveti (KN) İtme Eğrisi ,5,1,15,2 Yer Değiştirme (m) Y yönüne statik itme eğrisi V- Şekil 9.b. 5 katlı bina için x ve y oğrultusuna V eğişim eğrileri

11 F. Sezer, M. Gençoğlu ve Z. Celep 11 Şekil 1.a. 7 katlı bina için x ve y oğrultularına taban kesme kuvvetinin zamana bağlı eğişimi Taban Kesme Kuvveti (KN) İtme Eğrisi ,5,1,15,2,25,3,35 Yer Değiştirme (m) Taban Kesme Kuvveti (KN) İtme Eğrisi ,5,1,15,2,25,3,35 Yer Değiştirme (m) X yönüne statik itme eğrisi V- Y yönüne statik itme eğrisi V- Şekil 1.b. 7 katlı bina için x ve y oğrultusuna V eğişim eğrileri SONUÇLAR Mevcut bir binanın eprem performansının Doğrusal Elastik Değerlenirme Yöntemi ile belirlenmesi kuvvet esaslı olup betonarme taşıyıcı sistem elemanları için hasar sınırlarını tanımlayan etki/kapasite oranları kullanılır. Buna karşılık Doğrusal Elastik Olmayan Değerlenirme Yöntemi ile eprem performansı belirlenmesi ise, yereğiştirme esaslı olup hasar sınırlarının belirlenmesine beton ve onatının birim boy eğişimleri kullanılır. Mevcut binalar için yönetmeliklere verilen yöntemler olukça ayrıntılı olup, ayrıntıları oranına mevcut binaların taşıyıcı sistem parametrelerine ihtiyaç uyulmaktaır. Mevcut binaların parametrelerini belirlemekte büyük belirsizlik bulunuğu için, ihtiyaç olan performans heeflerini belirlemek, çoğu zaman zorluklar ortaya çıkarmaktaır. Yapılan uygulamalara binanın türü sebebiyle tasarım epremi altına hemen kullanım performans seviyesi oğrusal ve oğrusal olmayan yöntemlerle karşılaştırılmıştır. Bu çalışmaa ele eilen sayısal eğerleri inceleyerek varılan bazı sonuçlar aşağıa sıralanabilir: a. Doğrusal eğerlenirme yöntemine hemen kullanım performans seviyesi için binanın zemin kat kirişlerine belirgin hasar bölgesine elemanlar bulunmaktaır. Kolonlara ise hiçbir binaa hasar oluşmamıştır. Bu urum kolonların kirişlere oranla aha güçlü olmasınan kaynaklanmaktaır. Kat rijitliklerinin azalığı kat sayısı arttırılmış binalara son katlara oğru hasar seviyeleri azalmaktaır. b. Doğrusal olmayan hesap yöntemiyle belirlenen kesit hasar bölgeleri, uygulanan bu örnek için oğrusal olana göre aha elverişli sonuçlar veriği görülmüştür. Fakat incelenen bina tasarım epremi etkisi altına hemen kullanım performans seviyesini karşılamamaktaır. c. Ele eilen sayısal sonuçlaran, bekleniği gibi birbirleri ile tam olarak örtüşmeiği görülmüştür.. Deprem Yönetmeliği (27) esaslarına göre tasarlanmış mevcut betonarme binaların aynı yönetmelikte yer alan oğrusal ve oğrusal olmayan statik hesap yöntemleri ile belirlenen kesit hasar bölgeleri önemli ölçüe benzerlik göstermekteir. e. İki yöntemin farklılık gösteriği kesitlereki eğişim genel olarak bir hasar bölgesi kaarır.

12 12 Betonarme Yapıların Deprem Güvenliğinin Değerlenirilmesi f. Doğrusal olmayan statik hesap yöntemi ile belirlenen kesit hasar bölgeleri, bekleniliği gibi, genele aha elverişliir. Bu urum, mevcut binaların eprem güvenliği ve performansının eğerlenirmesine oğrusal olmayan yöntemin aha az tutucu sonuçlar veriğine işaret etmekteir. g. Doğrusal olmayan statik yönteme ele eilen performans noktasına karşılık gelen en büyük taban kesme kuvveti ile oğrusal olmayan inamik yönteme ele eilen taban kesme kuvveti ve tepe yereğiştirmesi eğerleri, eprem ivme kayıtlarının arttırılması ile birbirlerinen uzaklaşmaktaırlar. h. Özellikle kat aei arttıkça artımsal itme eğrileri, zaman tanım alanına inamik analizi sonuçlarınan uzaklaşmaktaır. KAYNAKLAR Ayınoğlu, N, Celep, Z, Özer, E, Sucuoğlu; H. (27) Deprem bölgelerine yapılacak binalar hakkına yönetmelik Örnekler Kitabı, Bayınırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara. Celep, Z, Kumbasar, N (24) Deprem mühenisliğine giriş ve epreme ayanıklı yapı tasarımı (Bölüm 11: Performans kavramına ayalı tasarım), Beta Yayıncılık, İstanbul. Chopra, AK, Goel RK (21) A moal pushover analysis proceure to estimating seismic emans for builings: Theory an preliminary evaluation. PERR Report 21/3, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley. Çakıroğlu, A, Özer, E, Özmen, G (198) Malzeme ve Geometri Bakımınan Lineer Olmayan Sistemler, Cilt I, İTÜ Kütüphanesi Matbaası, İstanbul. Özer, E (27) Yapı Sistemlerinin Lineer Olmayan Analizi Ders Notları, İstanbul. Priestley, MJN, Kowalsky, MJ (2) Direct isplacement-base seismic esign of concrete builings. Bulletin, NZ National Society for Earthquake Engineering, New Zealan. ATC4 (1996) Seismic evaluation an retrofit of concrete builings, Applie Technology Council, California. Deprem Bölgelerine Yapılacak Binalar Hakkına Yönetmelik (27). Bayınırlık ve İskan Bakanlığı. Ankara. FEMA356 (1997) Prestanar an commentary for seismic rehabilitation of builings, Feeral Emergency Management Agency, Washington. SAP2, Structural Analysis Program, Computers an Structures Inc., Berkeley, California TS5 (2) Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Türk Stanartları Enstitüsü, Ankara.