Betonarme yapılarda yumuşak kat etkilerinin doğrusal elastik olmayan analizle belirlenmesi

Abstract

Ülkemizdeki mevcut yapıların önemli kısmı orta yükseklikteki betonarme binalardan meydana gelmektedir. Bu yapıların zemin katlarının dükkan, otopark, banka, otel lobileri, depo vb. olarak kullanılması oldukça sık karşılaşılan bir durumdur. Zemin katların konut harici kullanımı sebebiyle zemin kat yükseklikleri binanın tüm katları için aynı olmamaktadır. Kat yüksekliklerinin farklılığından meydana gelen yumuşak kat düzensizliği zemin katı üst katlara göre zayıflatmakta ve deprem etkisinde binalarda hasarlara sebebiyet vermektedir. Bu çalışma kapsamında, ülkemizdeki yapı stoğunu temsil etmek amacıyla 4, 6 ve 8 katlı binalarda yumuşak kat düzensizliği incelenmiştir. 3 boyutlu çerçeve sistemli yapılar olarak modellenen 4, 6 ve 8 katlı yapılar için her biri 2.8m kat yüksekliğine sahip referans bina ve bunların ilk kat yüksekliği 3.5m, 4.5m ve 5.5m şeklinde değiştirilmiş yumuşak kat düzensizliğine sahip binalar olmak üzere toplam 12 çeşit model oluşturulmuştur. Modellerin analizinde SAP2000 programı ile gerçek yapı davranışını görmek amacıyla mafsal ataması yapılarak dinamik analiz yöntemi olarak Doğrusal Elastik Olmayan Zaman Tanım Alanında Analiz Yöntemi kullanılmıştır. Analizde farklı zemin sınıflarından 64 adet deprem ivme kaydı ile 12 çeşit bina türü ve binaların x ve y yönü olarak iki yönde incelenmesiyle 1536 tane analiz sonucu değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında yapılan analiz sonucunda, düzenli referans binalar ile yumuşak kat düzensizliği bulunan bina modellerinde oluşan Taban Kesme Kuvveti, Tepe Noktası Ötelenme Oranı ve Göreli Kat Ötelenme Oranını kapsayan çeşitli parametrelerin karşılaştırılması yapılmıştır. Taban kesme kuvveti, kat yüksekliği ile ters orantılı olarak değişmektedir ve referans binalara göre yumuşak katlı binalarda en düşük taban kesme kuvveti hesaplanmıştır. Yumuşak katlı binalarda ise deprem etkisinde 4 katlı binaların en çok etkilenen yapı grubu olduğu görülmüştür. Kat sayısı arttıkça tepe noktası ötelenme oranı değerlerinde artış olacağı bilinmekte ve yumuşak kat düzensizliğinin bina periyotlarını değiştirmesi ile analizlerde tepe noktası ötelenme oranı etkisi değişkenlik göstermekle birlikte genel olarak 4 katlı binalardaki değer artışı 6 ve 8 katlı yapılardan daha fazla olduğu hesap edilmiştir. Göreli kat ötelenmesi oranı sonuçları da tepe noktası ötelenme oranına benzer sonuçlar vermiştir. Modeller arasında; yumuşak kat yüksekliği 5.5m olan binalarda taban kesme kuvveti değerinin daha düşük, deplasman taleplerinin ise daha yüksek çıktığı görülmektedir.

The major part of the existing buildings in our country consists of mid-rise reinforced concrete buildings. It is a quite to use often ground floors in these buildings like shops, car parks, banks, hotel lobbies, warehouses. Ground floor heights are not the same for all floors of the building due to non-residential use. The soft story irregularity caused by the difference in floor heights weakens the ground floor compared to the upper floors and causes damage to the buildings under earthquake effect. In the scope of the present study, soft story irregularity was examined in 4, 6 and 8 storey buildings in order to represent the building stock in our country. A total of 12 types of models have been formed such as 4, 6 and 8 storey buildings modelled in 3D frame-system structures have reference buildings with a floor height of 2.8m each, and the first floor height of 3.5m, 4.5m ve 5.5m has been considered as soft storey buildings. In the analysis of the models, Non-Linear Elastic Time History Analysis Method as the dynamic analysis method was used in order to the aim of understanding real construction behavior by assigning joint with the SAP2000 program. In this analysis, 12 different types of buildings were evaluated in two directions as x and y directions with 64 earthquake acceleration records from different soil type, resulting in total 1536 analyses. As a result of the analysis carried out within the scope of the study, the comparison of various parameters including Base Shear Force, Roof Drift Ratio and Interstory Drift Ratio were performed in the building models with regular reference buildings and soft storey irregularities. The base shear force is inversely proportional to the floor height and the lowest base shear force is calculated in soft-story buildings according to the reference buildings. In soft-storey buildings, it is observed that 4-storey buildings are the most affected building group. It is known that the roof drift ratio increased as the number of stories increase, and the effect of roof drift ratio on the analysis varies with the change in the building period of soft story irregularity, although in general, the increase in the value of the 4 storey buildings is estimated to be more than 6 and 8 storey buildings. The results of the interstory drift ratio yielded similar results to the roof drift ratio. Among models; it is seen that the base shear force value is lower and the displacement demands are higher in the buildings with soft floor height 5.5m.