Effect of strength and stiffness of buckling-restrained braces on seismic retrofitting of reinforced concrete buildings

Abstract

Bu tez çalışmasında, burkulması önlenmiş çelik çarprazların 3 ve 6 katlı betonarme binaların sismik güçlendirilmesindeki etkinliği araştırılmıştır. Burkulması önlenmiş çarprazların prizmatik olmayan tasarımında çarprazların dayanımına ve rijitliğine etki eden sırasıyla 12 çeşit ? ve ß kombinasyonu dikkate alınmıştır. Mevcut ve güçlendirilmiş yapıların deprem etkisi altındaki tepkileri doğrusal olmayan dinamik analiz yardımıyla değerlendirilmiştir. Dinamik analizlerde 50 yılda aşılma olasılığı %10 ve 50 yılda aşılma olasılığı %50 olan depremi esas alan tasarım ivme spektrumlarıyla uyumlu olacak şekilde ölçeklendirilen iki grup deprem ivmesi kaydı kullanılmıştır. Mevcut ve burkulması önlenmiş çarprazlı binaların yapısal performanslarının karşılaştırılması sonucunda burkulması önlenmiş çarprazların güçlendirme amaçlı kullanımının, yapının sismik tepkilerinin azaltılması için oldukça etkili olduğu gözlenmiştir. Ancak, çarprazların dayanımı ve rijitliği gibi tasarım parametrelerinin yapı performansı üzerinde etkili olduğu; örneğin ? değerinin artırılması ve ß değerinin azaltılmasının yapının maksimum yer değiştirme taleplerinde artışa neden olduğu görülmüştür.

This thesis presents an analytical study aimed at evaluating the effect of using buckling-restrained braces (BRBs) on the seismic retrofitting of 3 and 6 storey reinforced concrete (RC) buildings. In the design of the BRBs with non-prismatic cross-sections, twelve combinations of ? and ß design parameters that influence the strength and stiffness of the BRBs, respectively, were considered. The response of the RC structures with and without BRBs under earthquake ground accelerations were evaluated through nonlinear dynamic analysis. Two sets of ground motions representative of the design earthquake with 10% and 50% exceedance probability in fifty years were taken into account. By comparing the structural performance of the original and buckling restrained braced structures, it was observed that the use of the BRBs were very effective in mitigating the seismic response as a retrofit scheme. However, the selection of the strength and stiffness parameters of the BRBs had considerable effect on the response characteristics of RC structures such as by increasing the value of ? and by decreasing the value of ß of the buckling-restrained braces, the maximum deformation demand of the structures increased.