The assessment of the variant modal pushover analysis procedure for specific buildings subjected to bidirectional ground motions

Abstract

Bu çalışmada, planda düzensiz ve yüksek binaların deprem performanslarınıdeğerlendirmek üzere değiştirilmiş modal itme analizi (VMPA) ile yönteminuyarlamalı versiyonu olan VMPA-A uygulanmıştır. Bu yöntemler MATLAB tabanlıDOC3D yazılımı vasıtasıyla uygulanmıştır. Literatürde sıkça kullanılan 3 katlı SPEARbinası ve 20 katlı SAC binası doğrulama örnekleri olarak kullanılmıştır.Her bir mod için yerdeğiştirme taleplerini tahmin etmek için iki farklı yaklaşımkullanılmıştır. Bunlardan ilki eşit yerdeğiştirme kuralının uygulanması ile elastikspektral ivme spektrumdan yerdeğiştirme isteminin direkt olarak elde edilmesidir.İkinci yaklaşımda ise, taşıyıcı sisteme her bir titreşim modu ile uyumlu kuvvetleruygulanarak bu modlara ait kapasite eğrileri oluşturulur. Sonrasında kapasite eğrilerimodal sözde ivme- yer değiştirme ilişkilerine dönüştürülerek her bir mod için modalkapasite eğrileri elde edilir. Dönüştürülmüş doğrusal olmayan tek serbestlik derecelisistemlere uygulanan zaman tanım alanında analiz sonucu yerdeğiştirme taleplerihesaplanmaktadır. Her iki yaklaşımdan elde edilen bu sonuçlar SAP2000 yazılımıkullanılarak elde edilen doğrusal olmayan zaman tanım alanında analiz sonuçları ilekarşılaştırılmıştır.Bu doğrulamalarda, her yapı için farklı deprem kayıt grubu kullanılmıştır. SPEARbinası için olan ilk kayıt grubu literatürde yer alan 7 depremi içermektedir. 20 katlıSAC binası için olan ikincisi ise PEER NGA veri tabanından alınan 14 tarihseldepremi içermektedir. Analizler sonucunda karşılaştırılan büyüklükler katötelenmeleri, kat ötelenmeleri oranı, kat kesme kuvvetleri ve seçilen kolon vekirişlerdeki eğrilik değerleridir.VMPA ve VMPA-A yöntemlerinde çift doğrultuda etkiyen depremin dikkate alınmasıhibrit spektrum yardımıyla yapılmaktadır. Bu spektrumda apsis ve ordınatı sırasıylaГnx Sdx+ Гny Sdy ve Гnx Sax+ Гny Say şeklindedir. Sd- Sa ilişkisindeki gibi bu hibrit spektrumunun belirli bir periyoda karşı gelen eğimi ilgili periyodun açısal frekansının karesine eşittir. Bu sperktrum yardımıyla deprem hareketinin iki yatay bileşeni birliktedikkate alınabilmektedir.

In this study, variant modal pushover analysis (VMPA) and adaptive version of VMPA(VMPA-A) were applied to evaluate the earthquake performance of asymmetric- planbuildings and high-rise buildings. These methods were implemented throughMATLAB based computer programme known as DOC3D software. The 3-storeySPEAR building and the 20-storey SAC building, which are frequently used in theliterature, were used as benchmark structures.Two different approaches to estimate the displacement demands for each mode wereapplied. The first one is calculation of displacement demand directly from elasticspectral acceleration by using equal displacement rule. In the second approach, modecompatible force vectors are applied to structure and capacity curves of each mode iscreated. By converting capacity curves to modal pseudo acceleration-displacementrelations, the modal capacity curves are obtained. Nonlinear time history analysis(NTHA) is performed to each modal single degree of freedom system (SDOF) and thedisplacement demands are calculated. The obtained results calculated from the twoapproaches were compared with Nonlinear Time History Analysis (NTHA) resultswhich was performed by SAP2000 software.In these verifications, different earthquake record groups were used for each structure.The first group of records for the SPEAR building includes 7 earthquakes fromliterature. The second for the 20-storey SAC building includes 14 earthquakes fromthe PEER NGA database. The compared parameters are storey shears, storeydisplacements, story drifts, column and beam curvatures.Bi-directional ground motions are taken into account in the VMPA and VMPA-Amethods by using hybrid spectrum concept, whose abscissas and ordinates are namedas Гnx Sdx+ Гny Sdy and Гnx Sax+ Гny Say , respectively. As in the Sd- Sa relationship, theslope of this hybrid spectrum corresponding to a given period is equal to the square of the angular frequency of the respective period. Thus, two horizontal component ofground motions can be considered together with the help of this spectrum