Yakın fay katsayılarının betonarme taşıyıcı sistemlerin deprem performansına ve maliyetine etkileri

Abstract

Türk Deprem Yönetmeliği'nde ('Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik', DBYBHY2007) birinci derece deprem bölgeleri, depremde oluşacak yer ivmesinin en yüksek olarak kabul edildiği bölgelerdir. Ancak bu bölgelerde bulunan binaların tasarımlarında, faya olan yakınlıkları arasında herhangi bir fark gözetilmeksizin aynı tasarım ivme spektrumu kullanılmaktadır. Halbuki faya genellikle 15 km'den yakın bölgelerdeki deprem kayıtlarına ait ivme spektrumlarından gözlenen olgu, genellikle faya daha yakın olan kayıtlar için oluşturulan ivme spektrumlarının daha büyük olduğudur. Bir Amerikan Deprem Yönetmeliği olan UBC97'de (Uniform Building Code, 1997) ise, büyük deprem üretme kapasitesi olan faylar söz konusu olduğu durumlarda, tasarım ivme spektrumu `yakın-fay katsayıları` kullanılarak faya olan en yakın mesafeye bağlı olarak büyütülmektedir. Bu katsayıların kullanılması ile büyütülen tasarım ivme spektrumunun kullanılması, esasen yapıların taşıyıcı sistemlerinin daha büyük deprem kuvvetlerine göre tasarlanması anlamına gelmektedir. Bu durumda maliyetin artması, buna karşılık deprem performansının da daha yüksek olması beklenmektedir. Ancak, bu maliyet artışının mertebesi ve buna karşılık deprem performansındaki olası artışın değerlendirilmesi, yakın-fay katsayılarının kullanılmasının gerekliliği ve yeterliliği hakkında bir değerlendirme yapılabilmesi için önemlidir. Bu sebeple, bu çalışmada UBC97'de tanımlanan yakın-fay katsayılarının bina türü yapıların betonarme taşıyıcı sistemlerinin maliyetine ve deprem performansına olan etkileri araştırılacaktır. Bu amaçla, farklı kat sayısına sahip (2, 5, 10 ve 15 katlı) prototip binalar yakın-fay katsayıları ile büyütülmüş (faya olan r = 2,5,10 ve 15 km mesafeler için) ve büyütülmemiş tasarım ivme spektrumları kullanılarak tasarlanacak ve her iki şekilde de tasarımı yapılmış olan betonarme taşıyıcı sistemlerin maliyet karşılaştırmalarıyapılmıştır. Son olarak, tasarımı yapılan taşıyıcı sistemler yakın-fay ve uzak-fay türü tarihi deprem kayıtlarına maruz bırakılarak deprem performansları karşılaştırılmıştır. Bu tezin sonucu olarak faya daha yakın olan binalar daha büyük bir maliyete sahiptir, aynı anda depreme karşı daha dayanıklı olduğu gösterilmiştir.

According to the Turkish Earthquake Code ('Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik', DBYBHY2007), first degree seismic zones are those where the highest ground accelerations are expected to occur. However, same design spectrum is used for the design of buildings in these zones without considering any difference in the fault distances. The phenomenon observed from the earthquake records obtained closer than 15 km to the fault is that they are typically larger for those closer to the fault. In UBC97 (Uniform Building Code, 1997), the design response spectrum is amplified via near-fault factors depending on the closest distance to the fault in case of faults that are capable of producing large earthquakes. Use of this spectrum, which is amplified by near-fault factors, means that the structural systems are designed for larger earthquake forces. Accordingly, cost of these structures are expected to be higher but their seismic performances to be better. However, evaluation of the amount of cost increase versus the possible improvement in the seismic performance is important in evaluating the necessity and sufficiency of the near-fault factors. Therefore, in this study the effects of near-fault factors defined in UBC97 on the earthquake performance and cost of reinforced concrete structural systems are examined. Prototype buildings of different number of stories are designed using both the amplified and unamplified design acceleration spectrum and cost comparisons of the reinforced concrete structural systems designed in both ways will be carried out. Finally, designed structural systems will be exposed to both near-fault and far-fault historical earthquakes and their seismic performances are compared. as results of this thesis, the buildings who are closer to the fault have a higher cost, at the same time it shows that these buildings are more resistant to earthquakes.