Prefabrike çelik uzay kafes çatı sistemli büyük açıklıklı yapıların sismik performansı

Abstract

iiÖZETPREFABRİKE ÇELİK UZAY KAFES ÇATI SİSTEMLİ BÜYÜK AÇIKLIKLIYAPILARIN SİSMİK PERFORMANSIMimaride, mümkün olduğunca yüksek, kolonsuz ve geniş açıklıklı alanlar veyamekanlar inşaa etmek ve bu alanları örtmek kuşkusuz tüm çağların en önemli arayışıolmuştur. Günümüzde, bu arayışın en başarılı örnekleri, uzay kafes sistemlerlegerçekleştirilmektedir. Uzay kafes inşaatında, ekonomik, hızlı, estetik ve güvenliçözümler ise prefabrike çelik uzay sistemlerle mümkün olmaktadır.Büyükaçıklıkların geçilmesinde klasik çelik çatı konstrüksiyonları vb. sistemler günümüzdeyerini prefabrike çelik uzay sistemlere bırakmıştır. Prefabrike çelik uzay kafessistemler, stabilitesi oldukça yüksek yapılardır. Çeşitli geometrilerdeki genişaçıklıkların kolonsuz geçilerek kapalı mekan olarak kullanılmasında oldukçaekonomik çözümler sağlarlar. Çelik uzay sistemler, sanayi tesisleri, fabrikalar, uçak-helikopter hangarları, yüzme havuzları, spor salonları, depolar, tribünler, tiyatro-opera binaları, sinemalar, benzin istasyonları, sergi stantları, mağaza, dershane, okulyapıları, laboratuarlar ve fuar reyonları vb. sahalarda kullanılan ve aynı zamanda sonderece ekonomik yapı sistemleridir.Bu çalışmada, sismic inceleme için farklı geometriye üç esas model kullanılmıştır.Onların her biri altı alt modele sahiptir. Toplamda onsekiz model dikkate alınmıştır.Bu modeller sistem geometrisi bakımından farklıdır. İlk önce her bir model için,Türk Deprem Yönetmeliği(TDY-98) kullanılarak 4 deprem bölgesi ve 4 yerel zeminsınıfı için deprem yükleri hesaplanmıştır. Tüm modeller doğrusal statik itme(pushover) yöntemi kullanılarak analiz edildi.Çalışmada, sistem geometrisi bakımından birbirinden farklı üç esas model ve değişikçapraz elemanlarla güçlendirilmiş altı alt model toplamda geometri bakımındanbirbirinden farklı onsekiz model üzerinde çalışma yapılmıştır. Çalışmaya esas alınanmodeller öncelikle TDY-1998'e göre, Eşdeğer Statik Deprem Yükü Yöntemikullanılarak, dört deprem bölgesi (1.,2.,3.ve 4.), dört farklı yerel zemin sınıfı(Z1, Z2,Z3 veZ4) için elastik ötesi davranışlarının incelenmesi amacı ile , Doğrusal OlmayanStatik İtme (pushover) yöntemi kullanılarak analizleri yapılmıştır. Bu analizde, herbir model için, taban kesme kuvveti hesabında yapının serbest titreşim analiziyapılarak hesaplanan birinci mod doğal titreşim periyodu kullanılmıştır. TaşıyıcıSistem Davranış Katsayısı(R)=5 alınarak Deprem Yükü Azaltma Katsayısı(Ra(T))hesaplanmıştır. Deprem yükleri, kolon tepe noktalarına uygulanmıştır.Bu çalışmada, uzay kafes sistemlerin güçlendirilmesi amacıyla değişik biçimlerdekullanılan, çaprazlar elemanların yapı sismik performansı üzerine etkisi incelenmeyeçalışılmıştır. Çalışmada ayrıca, tüm modellerin, çökme mekanizmaları ve periyotlarıda incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: Prefabrike Çelik Uzay Kafes Sistemler, Pushover Analiz, ÇelikYapılar, Sismik Performans, Deprem.

iiiABSTRACTSEISMIC PERFORMANCE OF LARGE SPAN STRUCTURES WITHPREFABRICATED STEEL SPACE TRUSS ROOF SYSTEMThe most significant expectation for ages has been building structures which are ashigh as possible, without column and wide-spanned in architecture. Also it is vital tocover these structures are space truss systems. Similarly; economic, rapid, safe andaesthetical solutions in space systems are possible by prefabricated steel spacesystem. In wide-span structures, prefabricated steel space truss systems are preferredinstead of classical steel roof constructions, etc. Prefabricated steel space trusssystems are highly stabilized structures. They provide economic solutions in usingthe wide gaps in diverse geometries passing without columns as indoors. Steel spacesystems are used in places such as industrial areas, factories, air-plane and helicopterhangars, swimming-pools, sport-centers, storerooms, theater-opera saloons, cinemas,stands, shop, school buildings, laboratories and fair-departments and in addition, theyare highly economic structure systems.Until recently, procedures for seismic evaluation of buildings were concerned withlife-safety objectives and did not address building performance or damage control.Current building codes, however, permit linear elastic analysis to predict thestructural response and estimate seismic demands. Since the actual response of moststructures under the design earthquake loading results in inelastic behavior, linearelastic procedures are clearly inaccurate and inadequate. Therefore, in recent years,Performance Based Seismic Design has gained widespread support from thestructural engineering community as a better methodology for use in the design ofnew structures or retrofit of existing buildings. By this methodology, performanceobjectives are established and structural systems are designed and analyzed to ensurethe objectives are met. Unfortunately, the design process usually involves nonlinearanalyses, which can be tedious and time consuming. However, if the design team canwork together to come up with a well defined but simple structural system, which iseasy to construct, implementing this design approach can be practical andeconomical as well.In this study, effect on seismic performance of steel space structures of bracedmembers which have been used for strengthened, collapse mechanisms and periodswere investigated. Three essential models were used for seismic investigation. Eachof them has six sub models. The number of geometrically different models iseighteen in total. Earthquake loads were calculated for four earthquake zones andfour soil site factors by using Turkish Earthquake Code (TDY-98). Periods forearthquake loads were found from free vibration analysis of structures. Nonlinearstructural analysis of models was realized by using pushover method. Capacityspectrum method was used in seismic performance analysis.Key words: Prefabricated Steel Space Truss System, , Pushover Analysis, SteelStructures, Seismic Performance, Earthquake