Betonarme yapılarda yük-yer değiştirme ilişkisinin hasar olasılığı üzerine etkisi

Abstract

Birçok ülkenin olduğu gibi ülkemizin de yıkıcı bir deprem riskiyle karşı karşıya olması, yeni yapılacak yapıların depreme dayanıklı şekilde inşa edilmesini, aynı zamanda mevcut yapıların da deprem güvenilirliğinin belirlenmesini zorunlu kılmaktadır. Hasar olasılık eğrileri mevcut yapıların deprem güvenliğinin tahmini için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Hasar olasılık eğrilerinin oluşturulmasında temel verilerden biri depremin bir yapı üzerindeki istemi olan elastik olmayan yerdeğiştirmedir. Elastik olmayan yerdeğiştirme istemi, doğrusal olmayan dinamik hesap veya doğrusal olmayan statik hesap gibi yöntemlerle elde edilebilir. Genelde her iki yöntem için de yük-yerdeğiştirme ilişkisi olarak elastoplastik çevrim modeli esas alınmaktadır. Bu çalışmada yük-yerdeğiştirme ilişkisi olarak betonarme yapıların davranışını daha iyi yansıttığı düşünülen çevrimsel azalmayı da dikkate alan bir model kullanılmasının hasar olasılık eğrisi üzerine etkisi incelenmiştir.Hasar olasılıklarının elde edilmesinde hasar parametresi olarak göreli kat ötelemesi oranları kullanılarak, hemen kullanım, can güvenliği ve göçmenin önlenmesi performans seviyelerini aşma olasılıkları araştırılmıştır. Bu amaçla kesit boyutları, donatı miktarı ve detayları itibarıyla ilki süneklik düzeyi ve akma dayanımı yüksek binaları, ikincisi ise süneklik düzeyi ve akma dayanımı düşük binaları temsil ettiği düşünülen iki bina kullanılmıştır. Statik itme analizi ile binaların itme eğrileri elde edilmiş ve bu eğriler binaların birinci mod parametreleri kullanılarak modal kapasite eğrisine dönüştürülmüştür. 60 adet yer hareketi kaydı, hasar olasılık eğrisinin yatay eksenini oluşturacak elastik spektral yerdeğiştirme istemlerinin elde edilmesi amacıyla ölçeklenerek, eşdeğer tek serbestlik dereceli sistemlerin zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesabı yapılmıştır. Her bir elastik spektral yerdeğiştirme için göreli kat ötelemesi oranı elde edilerek dikkate alınan performans düzeyini aşma olasılıkları belirlenmiştir ve ayrık olan bu olasılıklar lognormal olasılık kâğıdı ile birleştirilerek hasar olasılık eğrileri oluşturulmuştur.Elde edilen hasar olasılık eğrilerine göre, hasar seviyesi arttıkça ikili doğrusal çevrim modeli ile çevrimsel azalmayı dikkate alan model arasındaki hasar görme olasılığının arttığı gözlemlenmiştir.

Fragility curves are useful tools for showing the probability of structural damage due to earthquakes as a function of ground motion indices. Generally, elastoplastic hysteretic model, which represents the hysteretic behaviour of structures, is used for construction of fragility curves. However, it is known that elastoplastic behaviour can not reflect the hysteretic behaviour of reinforced concrete structures under the effect of reversal loads.The purpose of this study is to investigate the possible effects of using a hysteretic model with strength and stiffness degradation on fragility curves.Two different types of sample buildings have been considered within the scope of this study. The first one represents the buildings with high ductility and yield strength and the latter represents the buildings with low ductility and yield strength. The pushover curves of sample buildings were obtained via pushover analyses. Then, those pushover curves were transformed to modal capacity diagrams by the help of modal parameters of first vibration mode of the sample buildings. Using 60 ground motion records, nonlinear time-history analyses of equivalent single degree of freedom systems were performed for each scaled elastic spectral displacement. The damage measure is maximum inter-story drift ratio and each performance level (immediate occupancy, life safety and collapse prevention) considered in this study has an assumed limit value of damage measure. Discrete damage probabilities were calculated using statistical methods for each considered performance level and elastic spectral displacement. Consequently, continuous fragility curves have been constructed based on the lognormal distribution assumption.According to the constructed fragility curves; it is observed that the difference between damage probabilities, obtained with bilinear and degrading models, becomes significant with increasing level of damage.