Dynamic response characteristics of the Sapphire building in İstanbul estimated from earthquake and wind data

Abstract

Yüksek binaların oranı, nüfus artışı ve şehir merkezlerindeki alanların kısıtlı olması nedeniyle tüm dünyada artmaktadır. Büyük depremlerden sonra ülkeler kaotik koşullarla karşı karşıya kalmaktadır. Bina hasarlarına, ölümlere ve yaralanmalara ek olarak, iş kesintilerine bağlı finansal zararlar da genel deprem zararlarının önemli bir parçasıdır. Bu nedenle, finansal kurumlar, sağlık tesisleri ve hükümet binaları gibi kurumlara ev sahipliği yapan binaların, maddi kayıplarını sınırlamak ve kamu hizmetlerini güvenceye almak için deprem sonrasında işlevsel kalması gerekmektedir. Depremlerden sonra yapıların mevcut durumları, yapıların dinamik özelliklerinde meydana gelen değişimlerin günden güne değerlendirilmesiyle tahmin edilebilmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada, Sapphire binasının rüzgar ve deprem olayları sırasındaki dinamik parametreleri zaman tanım alanı ve frekans tanım alanında belirlenmiştir.Analizlerde kullanılan deprem ve rüzgâr olaylarının bilgileri, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme Merkezi ve Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Meteoroloji Laboratuvarı'ndan edinilen kataloglardan seçilmiştir. Zaman tanım alanı analizlerinde, 51 deprem olayı için belirlenen tepe ivmeleri, hızları ve yer değiştirmelerle, deprem büyüklüklüleri ve depremin merkez üssüne olan mesafeleri arasındaki korelasyonlar belirlendi. Uzak depremlerin yer değiştirme zamanları ve sönümleme üzerindeki etkileri de incelendi. Ortalama göreli ötelenme oranları yapısal yönetmeliklerde izin verilen sınırlamalarla karşılaştırılmıştır. Frekans tanım alanında yapılan analizler neticesinde ise doğal frekanslar, sönüm oranları ve mod şekilleri rüzgar ve deprem verileri için yapılan spektral analizler neticesinde belirlenmiştir.

The number of tall buildings has been increasing all around the world due to the current population growth and limited space in city centers. After major earthquakes, countries located in earthquake-prone areas face catastrophic conditions. In addition to building damages, deaths, and injuries, financial losses due to business interruption are also an important part of overall earthquake losses. Therefore, buildings home to organizations such as financial institutions, health care facilities, governmental buildings need to remain functional following an earthquake to constrain financial losses and secure public services. The condition of structures can be estimated by evaluating the change in the in-situ dynamic characteristics of the structures in real time day by day. In this study, the dynamic parameters of the Sapphire Building during strong wind and earthquake records are estimated in the time and frequency domain.Earthquake and wind events were selected from catalogs derived from Bogazici University Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute Regional Earthquake-Tsunami Monitoring Center and Bogazici University Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute Meteorology Laboratory.In time domain analyses, correlations between peak accelerations, velocities, displacements; and magnitude and distance are estimated. The effects of faraway earthquakes on displacement time histories and damping are also investigated. Average drift ratios, computed from both wind and earthquake records, are compared with the limitations provided in the codes. In the frequency domain, natural frequencies, damping, and mode shapes are identified by means of spectral analysis for wind and earthquake data. The result of wind and earthquake events on the Sapphire building are compared.