Acceleratıon-dısplacement response spectra (ADRS) for desıgn of seısmıc ısolatıon systems ın Turkey

Abstract

Yönetmeliklerde yer alan spektrumların uzun periyodundaki yer değiştirme belirli bir değer ile sınırlandırılmıştır ve daha büyük yer değiştirme taleplerini karşılamayabilir bu nedenle doğrusal olmayan tepki spektrumu analizleri (NLRHA), sismik izolasyon sistem tasarımında sıklıkla kullanılmaktadır. NLRHA, önceden tanımlanmış etkin periyot, etkin sönüm ve üst yapıya aktarılan kesme kuvveti gibi birbirine bağımlı ve tekrarlama yöntemi gerektiren parametrelere dayanan sistem maksimum yer değiştirmesini belirlemek için pratik bir araçtır. Tekrarlama sürecini azaltmak için, Whittaker ve Jones (2013, 2014) tarafından ivme-yer değiştirme tepki spektrumu yöntemi önerilmiştir.Bu çalışmada, 2018 yılında yürürlüğe girecek yeni Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY, 2018) dikkate alınarak ADRS yaklaşımı genişletilmiştir. Çeşitli yalıtım sistemi parametreleri ve sismik tehlike seviyeleri için bir takım doğrusal olmayan tepki analizleri gerçekleştirilmiştir. Yer değiştirme spektrumu, bi-lineer çevrim eğrisi modeli kullanılarak elde edilmiştir. Sismik izolasyon sistemlerinin ön tasarım aşamasını kolaylaştıran etkili ve sağlam ADRS grafikleri, deprem ivme ve yer değiştirme talepleri cinsinden elde edilmektedir. Temel sismik izolasyon sistemi parametreler ve yer hareketi seçim kriterlerindeki farklılıkların sismik izolasyon sistemlerinin ön tasarımı üzerindeki etkileri incelenmiş ve bulgular grafiksel biçimlerde sunulmuştur.ADRS grafikleri, bölgedeki sismik yalıtım sistemi taban kesme kuvveti ve yer değiştirme limitlerini en büyük deprem yer hareketi düzeyi (DD1) ve standart tasarım deprem yer hareketi düzeyi (DD2) tasarım seviyeleri için elde edilmesini sağlamaktadır. Sarsma seviyeleri Türkiye Yeni Olasılıksal Sismik Tehlike Haritası'ndan alınmıştır (TDTH, 2016). Tasarım spektrumları, her bir tasarım seviyesinde, iki zemin sınıfı (NEHRP C ve NEHRP D) ve iki tehlike bölgesi (yüksek ve orta tehlike) kullanılarak oluşturulmuştur. Her bir tasarım spektrumu için, onbir yatay yer hareket çifti seçilmiştir ve geomean spektral ordinatları kullanılarak doğrusal ölçeklendirme yapılmıştır. Analizler toplamda sekiz adet bölgeye özgü tasarım spektrumu, altı etkin sismik yalıtım sistemi periyodu ve beş akma seviyesi kombinasyonu kullanılarak yapılmıştır.Bölgedeki kesme kuvveti ve yerdeğiştirme sınırlarına dair etraflı bir kavrama geliştiştirmek amacıyla ADRS grafiklerinin değerlendirilmesi ve tartışılmasına yer verilmiştir.

Nonlinear Response History Analyses (NLRHA) have been frequently used in seismic isolation system design since the displacement at long period end of the code-based spectra is limited to a certain value and may not accommodate larger displacement demands. The NLRHA is a practical tool to determine the maximum displacement of the system based on predefined values of effective period, effective damping and base shear transmitted to superstructure which are internally connected and requires an iterative process. In order to reduce the process, the methodology which is called as Acceleration-displacement response spectra (ADRS) approach is proposed by Whittaker and Jones (2013, 2014).In this study, ADRS approach is extended considering the new Turkish Building Seismic Design Code (TBSDC, 2018) that will come into force in 2018. Series of nonlinear response history analyses are performed for several isolation system parameters and seismic hazard levels. Displacement spectra are obtained by using bi-linear hysteresis curve model. Effective and robust ADRS graphs which facilitate the preliminary design stage of the seismic isolation systems are obtained in terms of acceleration and displacement demands of earthquakes. The effects of differences in fundamental seismic isolation system parameters and ground motion selection criteria on the preliminary design of seismic isolation systems are examined and represented in graphical forms. ADRS graphs provide the base shear and displacement limits of seismic isolation systems in the region under maximum considered earthquake (DD1) and design basis earthquake (DD2) design levels. Shaking levels are obtained from New Probabilistic Seismic Hazard Map of Turkey (TDTH, 2016). The design spectra composition is formed using two site categories (NEHRP C and NEHRP D) and two hazard zones (high and moderate hazard) at each design level. For each design spectra, eleven horizontal ground motion pairs are selected and linearly scaled using the geomean spectral ordinates. Analyses are performed using a combination of eight site-specific design spectra in total, six effective isolation system periods and five yield levels.Evaluation and discussion of the ADRS graphs are provided to develop an overall understanding about the base shear and displacement limits of a seismic isolation systems in the region.