Ellectro-plastic dynamic analysis of buildings with A ``soft `` first story

Abstract

oz İLK KATI `YUMUŞAK` BİNALARIN ELASTOPLASTİK DİNAMİK ANALİZİ ÇIRAK, Munis Yüksek Lisans Tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Tez Yöneticisi : Prof.Dr. Polat GÜLKAN Ocak, 1993, 127 sayfa Bu çalışma ile üst katlarda meydana gelen aşırı deplasmanların yeterli derecede önlenebilmesinde ilk kat kolon akma dayanımlarının hangi şartlar altında etkili olduğunu hesap etmek için iki tip çerçeve hesaplanmıştır Azaltılmış ilk kat kolon akma dayanımları ile meydana gelen elastik ve elastik olmayan davranışlar arasındaki farkı görmek için 1 ve 3 açıklıklı 10 katlı iki tip çerçeve dizayn edilmiştir. İlk kat kolon akma momentlerini azaltmak için 0.7, 0.5, 0.3 ve 0.1 katsayıları kullanılmıştır. Yapı elemanının akma noktası sonrasında davranışını yaklaşık olarak hesap etmek için elastik ve elastik olmayan davranış olarak iki kışıma ayrılmıştır. Elastik olmayan kısımda sabitmoment etkisinde uzama devam etmektedir, fakat elastik kısımda uzama devam ederken moment artmaktadır. Moment-düşey yük etkileşimi eleman uçlarında belirlenen kuvvetler ile hesaba alınmıştır. Bu hesaplarda geometrik dayanım etkileri ihmal edilmiştir. Çerçevelerin tabanına altı tip yer hareketi uygulanmıştır. Çerçevelerin iki yönlü dinamik analizleri için DRAIN-2D isimli genel amaçlı bilgisayar programı aşağıdaki davranış karakteristiklerini gözlemek için kullanılmıştır; maksimum düktilite, çatı ve ilk kat deplasmanları, kat seviyesinde maximum kolon momentleri, kat seviyesinde maximum kolon kesme kuvvetleri, kat seviyesinde maximum kolon düşey kuvvetleri. Bu çalışma sonucunda ilk kat kolon akma momentlerinin azaltılması ile aşağıdan yukarı doğru iletilen kuvvetlerin sınırlandırılabileceği anlaşılmıştır. İlk kat kolon akma momentlerinin 0.1 katı uygulandığıda, yüksek şiddetteki depremlere rağmen yapı elastik sınırlar içinde kalmaktadır. Bu ise ilk kat seviyesinde büyük deplasmanlara sebebiyet vermektedir. Sonuç olarak yumuşak ilk katın akma noktası çok önemli bir dizayn parametresidir. Anahtar kelimeler : Yumuşak ilk kat, depremde yer hareketi, elastik ve elasto- plastik sistemler, akma mukavemeti, yapı düktilitesi, yapı analizi, yapı dizaynı, çelik çerçeveler. Bilim Dalı Sayısal Kodu : 624.03.00 vı

ABSTRACT ELASTO-PLASTIC DYNAMIC ANALYSIS OF BUILDINGS WITH A `SOFT` FIRST STORY ÇIRAK, Munis M.S. in Civil Engineering Supervisor : Prof.Dr. Polat GÜLKAN January, 1993, 127 pages In this study, two types of steel frames are analyzed to determine under what conditions a yielding first story can adequately protect upper stories from significant yieMmg.^Onu^nd^ree ^ay,``ro-slöly~rrah^s `'are ``designed in order to see differences between elastic and elasto-plastic responses by reducing first story column strengths. The factors used to reduce first story yield moment are 0.7, 0.5, 0.3 and 0.1. Strain hardening was approximated by considering the element to consist of elastic and elasto-plastic components. The hinges in the elasto-plastic component yield under constant moment, but the moment in the elastic iiicomponent continues to increase. The interaction between axial force and moment in producing yield is taken into account by specifying forces at the end of the member. In the analysis geometric stiffness effects were ignored for columns. Six different recorded ground motions are applied at the base of the frames. A general purpose computer program which is called `DRAIN-2D` is used for dynamic analysis of plain frames to obtain following responses; maximum ductilities, roof and first story displacements, story level displacement envelopes, story level column moment envelopes, story level column axial load and shear envelopes. It is concluded that the forces transmitted from bottom to top can be limited by reducing first story yield strength and the structure remains in the elastic range even in high intensity earthquakes when the first story yield strength was reduced by a factor 0.1. This causes large displacements of first story level. Consequently, the yield level of the soft first story is the most significant design variable. Keywords : Soft first story, earthquake ground motion, elastic and elasto- plastic systems, yield strength, ductility of structure, structural analysis, structural design, steel frames. Science Code : 624.03.00 TV