Deprem Kayıtlarının Seçilmesi ve Ölçeklendirilmesi

Transkript

1 İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI SAKARYA TEMSİLCİLİĞİ EĞİTİM SEMİNERLERİ Deprem ve Yapı Bilimleri Deprem Kayıtlarının Seçilmesi ve Ölçeklendirilmesi 12 Haziran 2008 Yrd. Doç. Dr. Yasin Fahjan GEBZE YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ DEPREM VE YAPI BİLİMLERİ ANABİLİM DALI

2 ANABAŞLIKLAR Depreme Dayanıklı Yapı Tasarım Yöntemleri Deprem Kayıt Kaynakları Ölçeklemede Kullanılacak Gerçek Deprem Kayıtlarının Seçilmesi Yer Hareketi Ölçekleme Yöntemleri DBYBHY (2007) Tasarım İvme Spektrumuna Uygun Ölçekleme Örneği Zaman ve Frekans Tanım Alanlarında Yapılan Ölçekleme Sonuçlarının Karşılaştırılması

3 EŞDEĞER DEPREM YÜKÜ YÖNTEMİ (Yapının Doğal Titreşim Periyoduna Karşı Gelen Spektral İvme)

4 EŞDEĞER DEPREM YÜKÜ YÖNTEMİNİN UYGULANABİLECEĞİ BİNALAR

5 MOD BİRLEŞTİRME YÖNTEMİ (Yapı Davranışında Etkili olan Bütün Titreşim Periyotlarındaki Spektral İvmeler )

6 MOD BİRLEŞTİRME YÖNTEMİ İvme spektrumu Azaltılmış ivme spektrumu Gözönüne Alınacak Dinamik Serbestlik Dereceleri Her bir katta, birbirine dik doğrultularda iki yatay serbestlik derecesi ile kütle merkezinden geçen düsey eksen etrafındaki dönme serbestlik derecesi gözönüne alınacaktır. Hesaba Katılacak Yeterli Titresim Modu Sayısı Her bir mod için hesaplanan etkin kütle lerin toplamının hiçbir zaman bina toplam kütlesinin %90 ından daha az olmaması Mod Katkılarının Birlestirilmesi Karelerin Toplamının Kare Kökü Kuralı Tam Karesel Birlestirme (CQC) Kuralı (sönüm oranları %5) Hesaplanan Büyüklüklere İlişkin Altsınır Değerleri

7 ZAMAN TANIM ALANINDA HESAP YÖNTEMLERİ Doğrusal Dinamik (Deprem İvme Kayıtları) Doğrusal Olmayan Dinamik Analiz (Deprem İvme Kayıtları)

8 ZAMAN TANIM ALANINDA DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN HESAP Taşıyıcı sistem elemanlarının tekrarlı yükler altındaki dinamik davranışını temsil eden iç kuvvet-şekildeğiştirme bağıntıları, teorik ve deneysel geçerlilikleri kanıtlanmış olmak kaydı ile, ilgili literatürden yararlanılarak tanımlanacaktır.

9 ZAMAN TANIM ALANINDA YER HAREKETI SAYISI Doğrusal veya doğrusal olmayan hesapta Üç yer hareketi kullanılması durumunda sonuçların maksimumu, En az yedi yer hareketi kullanılması durumunda ise sonuçların ortalaması Zaman tanım alanında doğrusal elastik analiz yapılması durumunda azaltılmıs deprem yer hareketinin elde edilmesi için esas alınacak azaltılmış ivme spektrumu değerleri hesaplanacaktır.

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

11 KAYDEDİLMİŞ DEPREM KAYITLARININ AVANTAJLARI 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 Yansıtması

12 KAYDEDİLMİŞ DEPREM KAYITLARININ DEZAVANTAJLARI Depremin Büyüklüğü, Faya Olan Mesafesi ve Zemin Koşullarının Hepsini Birden Sağlayan Tek Bir Kayıt Bulmaktaki Zorluk Deprem Kayıtlarının Tepki Spektrumlarının Düzleştirilmiş Olmaması

13 YAPAY KAYITLAR Yapay Kayıtlar Bir Tasarım Spektrumu ile Eşleşecek Şekilde Üretilirler Dezavantajları Yapay Kayıtlar Üretilirken Çevrim Sayısı Çok Fazla Arttığı İçin, Gerçeğe Aykırı Olacak Kadar Büyük Miktarda Enerjinin Açığa Çıkması

14 BENZEŞTİRİLMİŞ (SİMÜLE EDİLMİŞ) KAYITLAR Büyüklük ve Mesafeye Bağlı Olarak Tanımlanan Senaryo Depreme Dayanır Kaynak, Yayılım Ortamı ve Zemin Özelliklerini Dikkate Alan Sismolojik Modellerden Elde Edilir En Büyük Zorluk Kaynak, Yayılım Ortamı ve Zemin Özelliklerinin Tanımlanması Philippe Rosset, Jean-Jacques Wagner (2000)

15 DEPREM YER HAREKETLERİN GENEL KURALLARI Kuvvetli yer hareketi kısmının süresi, binanın birinci doğal titresim periyodunun 5 katından ve 15 saniyeden daha kısa olmayacaktır. Üretilen deprem yer hareketinin sıfır periyoda karşı gelen spektral ivme değerlerinin ortalaması Ao dan daha küçük olmayacaktır.

16 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 T1 e göre 0.2T1 ile 2T1 arasındaki periyodlar için, elastik spektral ivmelerinin %90 ından daha az olmayacaktır.

17 KAYDEDİLMİŞ VEYA BENZEŞTİRİLMİŞ DEPREM YER HAREKETLERİ Kaynak ve dalga yayılımı özellikleri fiziksel olarak benzestirilmiş yer hareketleri kullanılabilir. Yerel zemin koşulları da uygun biçimde gözönüne alınmalıdır. Kaydedilmis veya benzestirilmis yer hareketlerinin kullanılması durumunda en az üç deprem yer hareketi üretilecek

18 YER HAREKETİNİ TASARIM SPEKTRUMLARINA UYGUN OLARAK ÖLÇEKLEME YÖNTEMLERİ Zaman Tanım Alanında Ölçekleme Frekans Tanım Alanında Ölçekleme

19 ZAMAN TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME Nikolaou, 1998

20 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)

21 FREKANS TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME Nikolaou, 1998

22 FREKANS TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME Nikolaou, 1998

23 DEPREM KAYITLARIN VERİ BANKASI Bu çalışmada, Pasifik Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi (Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center, ) kuvvetli yer hareketi veri bankasında bulunan deprem kayıtları kullanılmaktadır. Burada, dünyanın çeşitli yerlerinde aktif tektonik faaliyet gösteren bölgelerde meydana gelen 92 sığ kabuksal depremden alınan kayıt mevcuttur.

24 DBYBHY 2007 TASARIM İVME SPEKTRUMLARININ TANIMLANMASINDA KULLANILAN PARAMETRELER

25 DBYBHY 2007 TASARIM İVME SPEKTRUMLARI

26 DBYBHY 2007 TASARIM İVME SPEKTRUMLARININ 4 FARKLI YEREL ZEMİN SINIFLARI İÇİN GÖSTERİMİ

27 DBYBHY 2007 TASARIM İVME SPEKTRUMUNA GÖRE ÖLÇEKLENMİŞ DEPREM KAYITLARININ TEPKİ SPEKTRUMLARI (YEREL ZEMİN SINIFI Z1)

28 DBYBHY 2007 TASARIM İVME SPEKTRUMUNA GÖRE ÖLÇEKLENMİŞ DEPREM KAYITLARININ TEPKİ SPEKTRUMLARI (YEREL ZEMİN SINIFI Z3)

29 YEREL ZEMİN SINIFI Z1 VE Z2 OLAN BÖLGELERDE KULLANILABİLECEK DEPREM KAYITLARI VE ÖLÇEKLEME KATSAYILARI

30 YEREL ZEMİN SINIFI Z3 VE Z4 OLAN BÖLGELERDE KULLANILABİLECEK DEPREM KAYITLARI VE ÖLÇEKLEME KATSAYILARI

31 ZAMAN TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME

32 ZAMAN TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME Zaman Tanım Alanında Ölçeklemiş Kayıtların Doğrusal Elastik ve Doğrusal Elastik Olmayan İvme, Hız ve Yerdeğiştirme Davranış Spektrumları

33 ZAMAN TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME Zaman Tanım Alanında Ölçeklenmiş Kayıtların Sabit Sistem Davranış Katsayısı Kullanılarak Elde Edilen Yerdeğiştirme Süneklik Talepleri

34 FREKANS TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME

35 FREKANS TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME

36 FREKANS TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME Frekans Tanım Alanında Ölçeklenmiş Kayıtların Doğrusal Elastik ve Doğrusal Elastik Olmayan İvme, Hız ve Yerdeğiştirme Davranış Spektrumları

37 FREKANS TANIM ALANINDA ÖLÇEKLEME Frekans Tanım Alanında Ölçeklemiş Kayıtların Sabit Sistem Davranış Katsayısı Kullanılarak Elde Edilen Yerdeğiştirme Süneklik Talepleri

38 ÖLÇEKLEME SONUÇLARININ KARŞILAŞTIRILMASI Zaman ve frekans tanım alanında ölçeklenmiş kayıtların doğrusal elastik olmayan ivme davranış spektrumlarının ortalamaları

39 ÖLÇEKLEME SONUÇLARININ KARŞILAŞTIRILMASI Zaman ve frekans tanım alanında ölçeklenmiş kayıtların sabit sistem davranış katsayısı kullanılarak elde edilen yerdeğiştirme süneklik taleplerinin ortalamaları

40 SONUÇLAR Yöntemlerin Her İkisi ile Tasarım Spektrumlarına Uyumlu Kayıtlar Elde Etmek Mümkündür. Frekans Tanım Alanında Ölçeklenen Kayıtlar Tasım İvme Spektrumları ile Daha İyi Uyum Göstermektedir. Fakat, Kaydın Frekans İçeriği Değişmektedir. Zaman Tanım Alanında Ölçekleme Yöntemi Uygulanarak Elde Edilen Kayıtların Doğrusal Elastik Olmayan İvme Davranış Spektrumları, Yerdeğiştirmeye Hassas Bölgede Eşit Yerdeğiştirme Kuralı nı Sağlamaktadır. Frekans Tanım Alnında Ölçeklenen Kayıtlar Eşit Yerdeğiştirme Kuralı nı Sağlamamaktadır. Bu yüzden, frekans tanım alanında ölçekleme yöntemi kullanılarak elde edilen kayıtların yapıların doğrusal olmayan deprem hesaplamalarında kullanılması uygun değildir.

41 ÇALIŞMA REFERANSLARI Fahjan Y., Özdemir Z., Türkiye Deprem Yönetmeliği (DBYBHY, 2007) Tasarım İvme Spektrumuna Uygun Gerçek Deprem Kayıtlarının Seçilmesi ve Ölçeklenmesi. Teknik Dergi (Kabul edildi) Ozdemir Z. and Fahjan Y., Gerçek Deprem Kayıtlarının Tasarım Spektrumlarına Uygun Olarak Zaman Ve Frekans Tanım Alanlarında Ölçekleme Yöntemlerinin Karşılaştırılması, 6. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul, Ekim16-20, 2007.