Mehmet INEL 1, Sinem Çelik 2, Hayri B Özmen 3 ve Önder ÖNÜR 2 ÖZET ABSTRACT

Transkript

1 Yedinci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 30 Mayıs-3 Haziran, 2011, İstanbul Seventh National Conference on Earthquake Engineering, 30 May-3 June 2011, Istanbul, Turkey İLERİ YÖNLENMELİ DEPREM KAYITLARI ETKİSİNDEKİ MEVCUT BETONARME BİNALARIN DEPLASMAN TALEPLERİNİN DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN ZAMAN TANIM ALANINDA ANALİZLE DEĞERLENDİRİLMESİ EVALUATION OF SEISMIC DISPLACEMENT DEMANDS OF EXISTING REINFORCED CONCRETE BUILDINGS USING NONLINEAR TIME HISTORY ANALYSIS SUBJECTED TO FORWARD DIRECTIVITY GROUND MOTIONS Mehmet INEL 1, Sinem Çelik 2, Hayri B Özmen 3 ve Önder ÖNÜR 2 ÖZET Mevcut binalar içinde düşük ve orta yükseklikteki betonarme binalar ülkemiz yapı stoğunun oldukça önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Bu nedenle bu binaların deprem davranışlarının anlaşılması sismik değerlendirme çalışmalarında önemli bir yer tutmaktadır. Çalışmanın amacı düşük ve orta yükseklikteki betonarme yapıların deplasman taleplerini 3-B doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analiz ile değerlendirmektir. Düşük ve orta yükseklikteki binalar 2-, 4- ve 7-katlı binalar ile temsil edilmiştir. Her bir yapı grubu için iki farklı deprem yönetmeliği (1975 ve 1998) ve 2 farklı malzeme durumu dikkate alınmıştır. Bu şekilde, 12 adet 3-B modelin her iki asal doğrultusunda gerçek deprem kayıtları kullanılarak doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analizlerle doğrusal olmayan deplasman talepleri hesaplanmıştır. Analizlerde gerçek depremlerden elde edilen kayıtlar arasından seçilen ileri yönlenme etkisine sahip 12 adet ivme kaydı kullanılmıştır. Analiz sonuçları beton dayanımının yatay dayanım ve deplasman talepleri üzerinde sınırlı etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Her bina grubu içinde analizlerde kullanılan ivme kayıtlarında elde edilen minimum ve maksimum deplasman talebi değerleri arasında ciddi saçılımın olduğu açıkça görülmektedir. Çatı katı ve göreli kat ötelenmelerinin ortalamalarına bakıldığında, 4-katlı binaların deplasman taleplerinin 7-katlılara oranla daha yüksek olduğu görülmektedir. Çalışma sonucunda en riskli bina grubunun Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY)-1975 e göre yapılan 4-katlı binalar olduğu gözlenmiştir. ABYYHY-1998 binaların yatay dayanım ve deplasman kapasiteleri açısından ciddi iyileşme sağlamıştır. İleri yönlenme etkisine sahip deprem kayıtlarının deplasman taleplerinin Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007 e göre hesaplanan doğrusal elastik olmayan deplasman taleplerini aşma olasılığının oldukça yüksek olduğu gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Deplasman talepleri, Doğrusal elastik olmayan analiz, İleri yönlenme etkisine sahip ivme kayıtları, Mevcut betonarme binalar, Zaman tanım alanında analiz, ABSTRACT Low- and mid-rise reinforced concrete buildings are major part of existing building stock in Turkey. Therefore, understanding seismic behavior of such buildings is an important step in seismic evaluation studies. The aim of this study is to evaluate seismic displacement demands of existing low- and mid-rise RC buildings. The 3-D nonlinear response history analysis is used to estimate displacement demands of representative building models. The selected 2-, 4-, and 7-story buildings reflect the existing building stock. The parameters for the investigation were number of stories, design code as pre-modern and modern and concrete strength. Total of 12 3-D buildings is subjected to with two principal directions subjected to the selected 1 Doç. Dr., Pamukkale Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Denizli, minel@pau.edu.tr 2 Y.Lisans öğrencisi, Pamukkale Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Denizli. 3 Arş. Gör., Pamukkale Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Denizli, hozmen@pau.edu.tr 1

2 2 M. Betonarme Bin. Depl. Taleplerinin D. Olmayan Z. T. A. Analizle Değ. forward directivity ground motion records from past earthquakes. The concrete strength has limited effect in lateral strength and displacement demands of the buildings for the considered cases in this study. The variation in displacement demands of the existing buildings subjected to selected ground motions is considerably high when minimum and maximum values are concerned. The average roof and interstory drift ratios show that the demands of 4-story buildings are higher than that of 7-story ones. The buildings with highest seismic risk among existing buildings are 4-story buildings constructed per 1975 code. The lateral strength and displacement capacities of buildings constructed per 1998 code have considerably improved compared to the buildings constructed per 1975 code. The exceedance ratio of inelastic displacement demands of buildings subjected to forward directivity motions to that computed per 2007 Turkish Earthquake Code is significantly high. Keywords: Displacement demands, Existing reinforced concrete buildings, Ground motions with forward directivity effects, Nonlinear analysis, Response history analysis. GİRİŞ Ülkemizde yaşanan depremlerde ortaya çıkan can kayıpları ve ekonomik kayıpların boyutları ülkemiz yapılarının sismik performanslarının değerlendirilmesini gündeme getirmiştir. Düşük ve orta yükseklikteki betonarme binalar ülkemiz yapı stoğunun oldukça önemli bir bölümünü oluşturmaktadır. Bu nedenle bu binaların deprem davranışlarının anlaşılması sismik değerlendirme çalışmalarında önemli bir yer tutmaktadır. Sismik talep hesabı yönetmeliklerce kolay olması nedeniyle, tek serbestlik dereceli sistemler kullanılarak yapılmaktadır. Yapıların sismik davranışını daha gerçekçi yansıtan 3-B doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analiz hem zor olması hem de çok zaman alması bakımından tercih nedeni olmamaktadır. Çalışmanın amacı düşük ve orta yükseklikteki betonarme yapıların deplasman taleplerini 3-B doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analiz ile değerlendirmektir. Düşük ve orta yükseklikteki yaklaşık 500 mevcut bina üzerinde yapılan envanter çalışması ile (Inel ve diğ., 2009) elde edilen bina özelliklerinin yansıtılması ile 1-2 katlı yapıları temsilen 2, 3-5 katlı yapılar için 4, 6 ve üzeri katlı yapılar için 7 katlı bina modelleri oluşturulmuştur. Her bir yapı grubu için iki farklı deprem yönetmeliği (1975 ve 1998) ve 2 farklı malzeme durumu dikkate alınmıştır. Bu şekilde, 12 adet 3-B modelin her iki asal doğrultusunda gerçek deprem kayıtları kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan analizlerle deplasman talepleri hesaplanmıştır. Analizlerde gerçek depremlerden elde edilen kayıtlar arasından seçilen ileri yönlenme (forward directivity) etkisine sahip 12 adet ivme kaydı kullanılmıştır. Analizler sonucu elde edilen çatı katı ötelenme oranı, göreli kat ötelenmeleri, deplasman taleplerinin katlara göre dağılımı gibi değerler elde edilecektir. İvme kayıtlarından elde edilen göreli çatı katı ötelenme oranları ile Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik-2007 de (DBYBHY-2007) verilen Z3 sınıfı zemin için 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan deprem spektrumu kullanılarak belirlenen doğrusal olmayan deplasman taleplerine karşılık gelen çatı katı ötelenme oranları kıyaslanacaktır. Çalışmada elde edilen bulguların, mevcut betonarme bina stoğunun deprem davranışının ve ileri yönlenme etkisine sahip deprem kayıtlarının bina davranışı üzerindeki etkilerinin anlaşılmasına katkıda bulunması amaçlanmaktadır. YAPILARIN TANIMLANMASI VE MODELLENMESİ 2-, 4- ve 7- katlı betonarme bina modelleri, Türkiye deki 1. Derece deprem bölgelerindeki orta yükseklikteki binaları temsil edecek şekilde seçilmiştir. Seçilen binalar perde duvarı olmayan tipik kiriş-kolon betonarme çerçeve binalarıdır. Detaylı saha ve arşiv araştırması sonucu (yaklaşık 500 bina) bina modelleri kolon sayısı, kolon-kiriş ölçüleri, kat alanı ve diğer parametreleriyle ülkemizde 1. derece deprem bölgelerinde projelendirilmiş tipik binaları yansıtacak şekilde belirlenmiştir. Saha ve arşiv verilerinin içinde çoğunluğu Denizli den olmak üzere, Aydın, Muğla, İzmir ve İstanbul gibi değişik şehirlerden veriler mevcuttur (İnel vd., 2009). Yansıtılan değerler ortalama değerledir. Binaların plan görünümü Şekil 1 de verilmiştir.

3 M. İnel, S. Çelik, H.B. Özmen ve Ö.Önür 3 10 m 13 m 2-katlı 4-katlı 7-katlı Şekil 1. 2-, 4- ve 7- katlı binaların plan görünümü

4 4 M. Betonarme Bin. Depl. Taleplerinin D. Olmayan Z. T. A. Analizle Değ. Saha ve arşiv araştırması verileri dikkate alınarak seçilen referans binalar, sismik ağırlık ve sismik yükler göz önünde bulundurularak 1975 ve 1998 Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmeliklerine göre (ABYYHY-1975; ABYYHY-1998) tasarlanmıştır (1. derece deprem bölgesi ve zemin sınıfı Z3). İki farklı karakteristik beton basınç dayanımı değeri göz önünde bulundurulmak üzere; ABYYHY-1975 için 10 ve 16 MPa ve ABYYHY-1998 için 16 ve 25 MPa kullanılmıştır. Boyuna ve enine donatıların karakteristik akma dayanımı ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998için sırasıyla 220 ve 420 MPa alınmıştır. Boyuna donatıların pekleşmesi dikkate alınmıştır. Bina modelleri isimlendirilirken kat yüksekliği, kullanılan yönetmelik, karakteristik beton basınç dayanımı ve dikkate alınan doğrultu yansıtılmıştır. Örneğin 4st-75C16x, 4- katlı, ABYYHY-1975 e uyan, beton basınç dayanımı 16 MPa olan ve x doğrultusu dikkate alınan bina modelinin karşılığı olmaktadır. Şekil 2 de gösterildiği gibi, plastik mafsalın kuvvet-deformasyon davranışını tanımlayan A, B, C, D ve E noktaları işaretlenmiştir. Bu noktaların her biri elemanın tipi, malzeme özellikleri, boyuna ve enine donatı içeriği ve eksenel yük seviyesine dayanarak verilmiştir. 2-, 4- ve 7- katlı bina modellerinin her biri için sırasıyla 500, 800 ve 1800 plastik mafsal türetilmiştir. Plastik mafsal boyu DBYBHY-2007 nin önerdiği gibi kesit yüksekliğinin yarısı alınmıştır. Analizlerde SAP2000 programı (CSI, SAP2000, 2010) kullanılmıştır. Plastik mafsal özelliklerinin hesaplanması ve SAP2000 programına aktarılması işlemi SEMAp yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir (SEMAp, 2008). Doğrusal olmayan zaman tanım analizlerinde genelde Newmark ortalama ivme metodu ve yakınsama probleminin olduğu durumlarda da Hilber-Hughes-Taylor metodu kullanılmıştır. Hilber-Hughes-Taylor metodunun özelliği bir katsayı kullanmasıdır. Bu katsayı 0 ile -1/3 arasında değerler alabilmekte ve 0 olması durumunda Newmark ortalama ivme metodu ile aynı sonuçları vermektedir. Katsayı -1/3 e gittikçe yüksek mod etkileri hızlı bir şekilde suni olarak sönümlenir; gerçek bir sönüm olmamasına rağmen yakınsama problemlerinde tercih edilir. Ayrıca, her bir model için efektif rijitlik değerleri, kirişler için 0.4EI ve kolonlar için eksenel yük seviyesine göre 0.4EI ve 0.8EI değerleri arasında değişen değerler dikkate alınmıştır. Kuvvet B MN GV GÇ C Minimum Hasar Bölgesi Belirgin Hasar Bölgesi İleri Hasar Bölgesi D Göçme Bölgesi A Şekildeğiştirme Şekil 2. Plastik mafsalın tipik yük-deformasyon ilişkisi E Tablo 1. Bina modellerinin bazı önemli özelliklerinin değişim aralığı Parametre 2-katlı 4-katlı 7-katlı Sismik Ağırlık (kn) Periyot (s) Yatay Dayanım/Sismik Ağırlık ANALİZLERDE KULLANILAN İVME KAYITLARI Zaman tanım alanında yapılan analizlerde kullanılan ivme kayıtları gerçek depremlerden seçilen farklı özelliklerdeki kayıtlarıdır (PEER). Çalışma kapsamında kullanılan kayıtların ortak özelliği ileri yönlenme (Forward Directivity) ektilerinin olmasıdır. İleri yönlenme etkisine sahip ivme kayıtları göreceli olarak büyük hız atım etkileri taşımaktadır. Bu tür ivme kayıtları bazı kaynaklarda yakın kaynak (Near Field) pulse etkileri taşıyan depremler olarak yer almaktadır (Sommerville vd., 1997). İleri atımlı olduğu literatürde açık olan 12 adet ivme kaydı ile yapılan analiz sonucu çatı katı ötelenme oranı, göreli kat ötelenmeleri, deplasman taleplerinin katlara göre

5 M. İnel, S. Çelik, H.B. Özmen ve Ö.Önür 5 dağılımı yönetmelikte önerilen veya kabul edilen değerler ile kıyaslanmıştır. Bu çalışmada göz önünde bulundurulan ivme kayıtlarının özellikleri Tablo 2 de gösterilmiştir. Kullanılan kayıtların büyüklükleri, %5 sönüm için elde edilen ivme spektrum değerlerinden görülmektedir. Şekil 3, verilen spektrumların genel eğilimi ve 12 ivme kaydının ortalaması ile Türk Deprem Yönetmeliği 2007 de 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan deprem için Z3 sınıfı zemin üzerindeki spektrum değerlerini göstermektedir. Spektrum değerleri oldukça geniş bir saçılım gösterirken, 12 ivme kaydının ortalaması yönetmelik spektrumuna oldukça yakındır. Çalışma kapsamında dikkate alınan binaların periyotlarının saniye aralığında olduğu dikkate alındığında, kayıtlara ait ortalama spektrumun genel eğilimi yönetmelik spektrumunun biraz üzerindedir. Çalışma kapsamında dikkate alınan her bir 3-B bina modeli ölçeklendirilmemiş halde seçilen ivme kayıtları kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz ile deplasman talepleri hesaplanmıştır. Tablo 2. Çalışmada kullanılan ileri yönlenme etkisine sahip ivme kayıtlarının özellikleri ( Kayıt Adı Capemend/Pet090 Deprem Adı Cape Mendocino Tarih (gg/aa/yy) Büyüklük İstasyon Bileşen ( ) PGA (g) PGV (m/s) Uzaklık (km) M= 7.1 Petrolia Dzc/Bol090 Duzce M= 7.2 Bolu Erz/EW Erzincan M= 6.9 Erzincan East Impvall/Bra315 Imperial Valley M= 6.5 Brawley Airport Kobe/Tak090 Kobe M= 6.9 Takatori Koc/Dzc270 Kocaeli M= 7.4 Duzce Koc/Gbz000 Kocaeli M= 7.4 Gebze Landers/Lcn275 Landers M= 7.3 Lucerne Lomap/Lex090 Morgan/Cyc285 Loma Prieta Morgan Hill M= M= 6.2 Northr/Nwh360 Northridge M=6.7 Northr/Syl090 Northridge M=6.7 Lexington Dam Coyote Lake Dam Newhall- Fire Station Sylmar- Olive View Med SİSMİK TALEP DEĞERLENDİRMESİ Çalışma kapsamında dikkate alınan 3-B farklı yönetmelik ve farklı beton basınç dayanımına sahip 2-, 4- ve 7- katlı binaların 12 ivme kaydı için sismik talepleri zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz ile elde edilerek değerlendirilmiştir. Doğrusal olmayan analiz ile elde edilen taban kesme kuvveti binanın yatay dayanımı ile sınırlı olduğu için, analizlerden elde edilen taban kesme kuvveti binaların yatay dayanım kapasitesini göstermektedir. Kullanılan bina modellerinin 12 deprem ivme kaydı için ortalama taban kesme kuvveti Şekil 4 te gösterilmiştir.

6 6 M. Betonarme Bin. Depl. Taleplerinin D. Olmayan Z. T. A. Analizle Değ. Spektral İvme (g) Capemend-Pet090 Erz-EW Kobe-Tak090 Koc-Gbz000 Lomap-Lex090 Northr-Nwh360 ORTALAMA Dzc-Bol090 Impvall-Bra315 Koc-Dzc270 Landers-Lcn275 Morgan-Cyc285 Northr-Syl090 TDY Periyot (s) Şekil 3. İleri yönlenme etkisine sahip ivme kayıtlarının %5 sönüm için elastik ivme spektrumları Taban Kesme Kuvveti / Sismik Ağırlık kat Taban Kesme Kuvveti / Sismik Ağırlık kat Taban Kesme Kuvveti / Sismik Ağırlık kat Şekil 4. 2-, 4- ve 7- Katlı Binaların Ortalama Taban Kesme Kuvvetleri Şekil 4 incelendiğinde, ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998arasında binaların dayanım farkı olduğu açıkça görülmektedir. İki yönetmelik arasındaki fark 2-katlı binalarda yaklaşık 1.4, 4- ve 7-

7 M. İnel, S. Çelik, H.B. Özmen ve Ö.Önür 7 katlı binalarda ise yaklaşık 1.6 kattır. Her iki yönetmelik için binaların mimarisinin aynı olduğu göz önüne alındığında ABYYHY-1998 e göre yapılan binaların yatay dayanımlarının ABYYHY egöre yapılan binalara oranla oldukça iyi olduğu açıktır. Yönetmelikler arasındaki fark bu kadar açık iken beton basınç dayanımının, binaların yatay dayanımına etkisinin oldukça sınırlı olduğu gözlenmektedir. Doğrusal olmayan zaman tanım alanından elde edilen deplasman talepleri binada deprem etkisiyle oluşabilecek hasarın bir göstergesidir. Deplasman talebini değerlendirmek için bina çatı katı ötelenme oranı, maksimum katlar arası göreli ötelenme oranı ve oluştuğu kat gibi değerler incelenmiştir. Şekil 5 ve 6 da çalışma kapsamında kullanılan ivme kayıtları için elde edilen çatı katı ve göreli kat ötelenme oranlarının minimum, ortalama ve maksimum değerleri çizilmiştir kat kat Çatı Katı Ötelenme Oranı (%) Çatı Katı Ötelenme Oranı (%) Çatı Katı Ötelenme Oranı (%) kat Minimum Ortalama Maksimum Şekil 5. 2-, 4- ve 7- Katlı Binaların Çatı Katı Ötelenme Oranları ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998 için iyi sayılabilecek beton basınç dayanımları (ABYYHY-1975için 16 MPa ve ABYYHY-1998 için 25 MPa) için çatı katı ve göreli kat deplasmanları Tablo 3 ve Tablo 4 te verilmiştir. Deplasman değerlerinin daha anlaşılır olması için çatı deplasmanları bina yüksekliği, göreli kat deplasmanları da kat yükseklikleri ile normalize edilmiştir. Bina yüksekliği ile normalize edilen çatı deplasmanlarına Çatı Katı Ötelenme Oranı denilirken, kat yüksekliği ile normalize edilen maksimum göreli kat deplasmanları da Katlar Arası Ötelenme Oranı denmiştir.

8 8 M. Betonarme Bin. Depl. Taleplerinin D. Olmayan Z. T. A. Analizle Değ. Şekil 5 ve 6 incelendiğinde deplasman taleplerinin minimum ve maksimum değerleri arasında ciddi bir saçılım olduğu açıkça görülmektedir. Her bir bina setinin 12 ileri yönlenme etkisine sahip ivme kaydı için çatı katı deplasmanları değerlendirildiğinde minimum ve maksimum değerler arasındaki fark yaklaşık 6 ile 10 kat arasında değişmektedir. Bu değerler, seçilen ivme kayıtlarının binalarda oldukça değişik hasar seviyelerinde deplasman talebi oluşturacağının göstergesidir. Saçılım ABYYHY-1975 e göre tasarlanmış binalarda daha fazladır. Ortalama çatı katı ötelenme oranları göz önüne alınarak yapılan kıyaslamada ABYYHY-1998 e göre tasarlanan binaların talepleri ABYYHY-1975 e göre tasarlanan binaların taleplerinin 2 katlı binalarda %40- %54, 4-katlı binalarda %49-%53, 7-katlı binalarda ise %67-%75 i arasında değiştiği görülmektedir. ABYYHY-1975 e göre yapılan binalar arasında deplasman talepleri açısından en riskli grup 4-katlı binalardır. ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998grubu binalar kıyaslandığında en büyük iyileşmenin 4-katlı bina grubunda olduğu açıktır. Deplasman talepleri üzerinde beton dayanımının etkisinin sınırlı olduğu Şekil 6 ve 7 de açıkça görülmektedir. Göreli Kat Ötelenme Oranı (%) kat Göreli Kat Ötelenme Oranı (%) kat 0 0 Göreli Kat Ötelenme Oranı (%) kat Minimum Ortalama Maksimum Şekil 6. 2-, 4- ve 7- Katlı Binaların Göreli Kat Ötelenme Oranları Tablo 3 te görüldüğü üzere, Koc-Gbz000 ve Capemend-Pet090 ivme kayıtlarının küçük taleplerine oranla, Kobe-Tak090, Morgan-Cyc285, Northr-Nwh360 ve Northr-Syl090 ivme kayıtlarının çatı katı deplasman talepleri oldukça yüksektir. Her bir bina grubu için ABYYHY ve ABYYHY-1998 arasındaki karşılaştırma, ABYYHY-1998 dekigelişmelerin göstergesi olmaktadır. 4- katlı binaların performans gelişimi 7- katlı binalardan daha iyidir yönetmeliği için 4- katlı binaların talepleri, 7- katlı binaların taleplerinden hemen hemen %50 daha yüksektir ABYYHY-1998 deki her iki bina grubunun talepleri aynıdır ki bu, 4- katlı binaların performans gelişiminin daha iyi olduğunu gösterir.

9 M. İnel, S. Çelik, H.B. Özmen ve Ö.Önür 9 İvme Kayıtları Tablo 3. 2-, 4- ve 7- Katlı Örnek Binaların Çatı Katı Deplasman Oranı (%) 1975 C16x 2-Katlı Binalar 4-Katlı Binalar 7-Katlı Binalar C16y C25x C25y C16x C16y C25x C25y C16x C16y C25x 1998 C25y Capemend- Pet Dzc- Bol Erz- Ew Impvall- Bra Kobe- Tak Koc- Dzc Koc- Gbz Landers- Lcn Lomap- Lex Morgan- Cyc Northr- Nwh Northr- Syl Maksimum Minimum Ortalama TDY İvme Kayıtları Tablo 4. 2-, 4- ve 7- Katlı Binaların Göreli Kat Ötelenmesi Oranları (%) 2-Katlı Binalar 4-Katlı Binalar 7-Katlı Binalar C16x C16y C25x C25y C16x C16y C25x C25y C16x C16y C25x 1998 C25y Capemend- Pet Dzc- Bol Erz- Ew Impvall- Bra Kobe- Tak Koc- Dzc Koc- Gbz Landers- Lcn Lomap- Lex Morgan- Cyc Northr- Nwh Northr- Syl Maksimum Minimum Ortalama

10 10 M. Betonarme Bin. Depl. Taleplerinin D. Olmayan Z. T. A. Analizle Değ. Göreli kat deplasmanının maksimum değerinin oluştuğu kat incelenerek Şekil 7 de gösterilmiştir. 2- ve 4-katlı binalarda genellikle 1. katta oluşan maksimum göreli kat deplasmanı, 7- katlı binalarda 2. Ve 3. katta oluşmaktadır. ABYYHY-1975 e göre tasarlanan 7.katlı binalarda çoğunlukla 3. Katta oluşması eleman boyutlarının küçültülmesi, kolonların eksenel yüke bağlı çatlamış kesit rijitliği katsayılarının azalmasına bağlanabilir kat 1.kat 2.kat kat 1.kat 2.kat Olma Sıklığı Oranı Olma Sıklığı Oranı Olma Sıklığı Oranı kat 2.kat 3.kat 0 Şekil 7. 2-, 4- ve 7- Katlı Binalarda Maksimum Göreli Kat Ötelenmesinin Oluştuğu Kat için Olma Sıklığı Oranı (Maksimum Göreli Kat Deplasmanının Söz Konusu Katta Olma Sayısı /Kullanılan İvme Kaydı Sayısı) DBYBHY derece deprem bölgesi, Z3 sınıfı zemin grubu ve 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan spektrum göz önüne alınarak doğrusal elastik olmayan yöntem ile hesaplanan çatı katı deplasman talepleri seçili bina grupları için Tablo 3 te en alt satırda verilmiştir. Çalışmada kullanılan binaların tümü kullanılarak yapılan ivme kayıtları ile yönetmelik taleplerinin kıyaslaması da aşılma olasılığı kullanılarak Şekil 8 de gösterilmiştir. Aşılma olasılığı her bir bina için yönetmelik taleplerinin aşıldığı ivme kaydı sayısının toplam ivme kaydı sayısına oranı olarak hesaplanmıştır.

11 M. İnel, S. Çelik, H.B. Özmen ve Ö.Önür kat 4-kat 7-kat Aşılma Olasılığı Şekil 8. 2-, 4- ve 7-katlı binaların 12 ivme kaydı için hesaplanan çatı katı deplasman taleplerinin 2007 TDY Z3 sınıfı zemin kullanılarak hesaplanan çatı katı deplasman taleplerini aşma olasılığı Şekil 8 incelendiğinde ABYYHY-1975 egöre yapılan binalarda 4- ve 7-katlı binalarda yönetmelik taleplerinin aşılma olasılığının yüksek olduğu ve %75 e kadar çıktığı açıktır. ABYYHY-1998 egöre yapılan binalarda aşılma olasılığı değerleri 2-katlı binalarda önemli oranda düşmekte iken 4- ve 7-katlı binalarda çok fazla değişmemiştir. Bu gözlem yönetmelik talepleri göz önüne alınarak tasarlanan özellikle 4- ve 7-katlı binaların ileri yönelim etkisine sahip depremlerde ciddi hasarlar alabileceğini göstermektedir. ÖZET VE BULGULAR Düşük ve orta yükseklikteki binaların 2-, 4- ve 7-kat olarak temsil edildiği çalışmada her bir yapı grubu için iki farklı deprem yönetmeliği (ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998) ve 2 farklı malzeme durumu dikkate alınmıştır. Bu şekilde, 12 adet 3-B modelin her iki asal doğrultusunda gerçek deprem kayıtları kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan analizlerle deplasman talepleri hesaplanmıştır. Analizlerde gerçek depremlerden elde edilen kayıtlar arasından seçilen ileri yönlenme etkisine sahip 12 adet ivme kaydı kullanılmıştır. Analizler sonucu elde edilen çatı katı ötelenme oranı, maksimum göreli kat ötelenme oranı ve oluştuğu kat gibi değerler incelenmiş olup ivme kayıtlarının çatı katı talepleri ile DBYBHY-2007talepleri kıyaslanmıştır. Çalışmada elde edilen bulgular aşağıda özetlenmiştir. Çalışmada 12 adet 3-B referans olarak nitelendirilen ve mevcut bina stoğunu yansıtan binaların 24 asal doğrultusu 12 adet ileri yönlenme etkisine sahip geçmiş depremlerde kaydedilen ivme kayıtlarına maruz kaldığı B doğrusal elastik olmayan analiz yapılmıştır. 12 ivme kaydının %5 sönüm için elde edilen spektrumları oldukça geniş bir saçılım göstermekle birlikte, spektrum ortalaması DBYBHY-2007 de 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan deprem için Z3 sınıfı zemin üzerindeki spektrum değerlerine oldukça yakın bir eğilim göstermektedir. Çalışma kapsamında dikkate alınan binaların periyotlarının saniye aralığında olduğu dikkate alındığında kayıtlara ait ortalama spektrumun genel eğiliminin yönetmelik spektrumunun biraz üzerinde olduğu görülmektedir. Ancak saniye aralığında ortalama spektrum, yönetmelik spektrumunun %95 i gibi olup yaklaşık %5 altında kalmaktadır. Bu durum da bu periyot aralığına rastlayan özellikle 4- katlı binaların ortalama taleplerini bir miktar etki etmektedir. ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998esas alınarak tasarlanan binaların mimarisinin aynı olduğu göz önüne alındığında ABYYHY-1998 egöre yapılan binaların yatay

12 12 M. Betonarme Bin. Depl. Taleplerinin D. Olmayan Z. T. A. Analizle Değ. dayanımlarının ABYYHY-1975 egöre yapılan binalara oranla oldukça iyi olduğu açıktır. Yönetmelikler arasındaki fark bu kadar açık iken beton basınç dayanımının, binaların yatay dayanımına etkisinin sınırlı olduğu gözlenmektedir. Kat sayısına göre binalar kendi içinde değerlendirildiğinde, ABYYHY-1975 egöre tasarlanan 2- katlı binaların taban kesme kuvveti, 4-katlı binalarınkinden yaklaşık %70 kadar fazlayken, 4- katlı binalarınki de 7-katlı binalarınkinden yaklaşık %40 kadar daha fazladır. ABYYHY-1998 egöre tasarlanan binalarda bu oranlar her iki durumda da yaklaşık %40 kadardır. Zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan analiz ile elde edilen deplasman talepleri değerlendirildiğinde minimum ve maksimum değerleri arasında ciddi bir saçılım olduğu açıkça görülmektedir. Her bir bina setinin 12 ileri yönlenme etkisine sahip ivme kayıtları için çatı katı deplasmanları değerlendirildiğinde minimum ve maksimum değerler arasındaki fark yaklaşık 6 ile 10 kat arasında değişmektedir. Bu değerler, seçilen ivme kayıtlarının binalarda oldukça değişik hasar seviyelerinde deplasman talebi oluşturacağının göstergesidir. Saçılım ABYYHY-1975 egöre tasarlanmış binalarda daha fazladır. Ortalama çatı katı ötelenme oranları göz önüne alınarak yapılan kıyaslamada ABYYHY e göre tasarlanan binaların talepleri ABYYHY-1975 e göre tasarlanan binaların taleplerinin 2 katlı binalarda %40-%54, 4-katlı binalarda %49-%53, 7-katlı binalarda ise %67-%75 i arasında değiştiği görülmektedir. Kat adedine göre incelenen binalar arasında en büyük göreli ötelenme taleplerine sahip olması nedeniyle deplasman talepleri açısından en riskli grup 4-katlı binalardır. 4 ve 7 katlı bina talepleri arasındaki fark ABYYHY-1998 grubu binalar için az olmakla birlikte ABYYHY-1975 grubu binalar içinönemli oranda talep farkı bulunmaktadır. ABYYHY ve ABYYHY-1998grubu binalar kıyaslandığında en büyük iyileşmenin 4-katlı bina grubunda olduğu görülmektedir. Deplasman talepleri üzerinde betonbasınç dayanımının etkisi sınırlıdır. İleri yönelim etkisine sahip ivme kayıtlarına maruz ABYYHY-1975 egöre yapılan 4- ve 7- katlı binalarda deplasman taleplerinin yüksek olduğu gözlenmiştir. İvme kaydı deplasman taleplerinin yönetmelikte doğrusal elastik olmayan deplasmanın dikkate alınması ile hesaplanan taleplerin aşılma olasılığı %75 e kadar çıkmaktadır. Bu gözlem yönetmelik talepleri göz önüne alınarak tasarlanan özellikle 4- ve 7-katlı binaların ileri yönelim etkisine sahip depremlerde ciddi hasarlar alabileceğini göstermektedir. Teşekkür Bu çalışma 107M569 nolu TÜBİTAK ile 2008FBE005 ve 2010FBE098 nolu Pamukkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri tarafından desteklenmiştir. KAYNAKLAR ABYYHY-1975, Afet Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara, ABYYHY-1998, Afet Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara, DBYBHY-2007, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, CSI, SAP2000 V-14 (2010) Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures, Basic Analysis. Inel M., Ozmen H.B., Şenel Ş.M. ve Kayhan A.H. (2009). Mevcut Betonarme Binaların Yapısal Özelliklerinin Belirlenmesi, Uluslararası Sakarya Sempozyumu, 1-2 Ekim 2009, Sakarya, Türkiye. PEER, SEMAp (2008), Sargı etkisi modelleme analiz programı; Tubitak proje no: 105M024 Somerville PG, Smith NF, Graves RW and Abrahamson NA (1997) Modification of Empirical Strong Ground Motion Attenuation Relations to Include the Amplitude and Duration Effects of Rupture Directivity, Seismological Research Letters, 68 (1).