Betonarme binaların doğrusal olmayan davranışının kestirimi için çok doğrultulu statik itme yönteminin geliştirilmesi

Abstract

Son çeyrek yüzyılda yapısal deprem mühendisliği alanında yaşanan gelişmelerle yapı sistemlerinin deprem etkileri altındaki sismik davranışları, performansa dayalı tasarım ilkeleri kapsamında değerlendirilmeye başlanmıştır. Yapı sistemlerinin sismik performansları, doğrusal olmayan dinamik ve doğrusal olmayan statik itme analizi yöntemleri ile belirlenebilmekte, bunlardan doğrusal olmayan dinamik çözümleme yöntemi ile daha gerçekçi sonuçlar elde edilebilmektedir. Üç boyutlu yapısal sistemlerin sismik performanslarını belirleyebilmek için yer hareketi kaydının her iki bileşeninin de kullanılması gerekmektedir. Bu koşul artık güncel ve özellikle yüksek yapı yönetmeliklerinde yerini almaya başlamıştır. Yöntem, en gerçekçi sonuçları vermesine rağmen tek deprem doğrultusu için bile uygulanmasında karşılaşılan güçlükler araştırmacıları özellikle mühendislik uygulamalarında daha rahat kullanılabilecek, güvenilir ama daha basit ve daha hızlı alternatif yöntemleri araştırmaya yöneltmiştir. Bu nedenle itme analizine dayanan doğrusal olmayan statik yöntemler geliştirilmeye başlanmıştır. Doğrusal olmayan statik itme analizi yönteminin ilk önerilen versiyonunun üç temel eksikliğinden söz etmek mümkündür: (i) analizlerde yapısal sistemin yalnızca tek hâkim titreşim modu dikkate alınmakta; (ii) yanal yük vektörü belirlenirken doğrusal olmayan davranış sonucu yapının dinamik karakteristiklerinde meydana gelen değişim ihmal edilmekte ve sabit yük vektörleri kullanılmakta; (iii) sismik talepler yer hareketi kaydının tek bileşeni dikkate alınarak belirlenmektedir. Yöntemin bu eksikliklerini giderebilmek için yüksek mod etkilerini ve dinamik karakteristiklerde oluşan değişimi hesaba katabilen çok modlu ve hem çok modlu hem de uyarlanabilir (adaptif) bir çok statik itme analizi yöntemi önerilmiştir. Önerilen bu yöntemlerin birçoğu deprem istemlerini tahmin etmeyi hedeflememiş sadece statik itme eğrileri elde edilmiştir. Ayrıca yer hareketi kaydının her iki bileşenininde dikkate alınarak doğrusal olmayan statik yöntemin uygulandığı çalışmalar çok sınırlı sayıda kalmıştır.Bu çalışma kapsamında doğrusal olmayan itme yönteminin üç temel eksikliğini gidermek üzere, çok modlu ve uyarlanabilir bir yöntem olan Artımsal Spektrum Analiz Yöntemini (ARSA), iki yönlü deprem yüklemesi altında kullanabilmek için gerekli bağıntılar geliştirilmiştir (ARSA3D-2). Ayrıca geliştirilen bu bağıntılar ile üç boyutlu betonarme sistemlerin artımsal spektrum analizlerini yapabilmek için `IRSA3D` olarak adlandırılan bir Matlab tabanlı bir kod hazırlanmıştır.

In the last quarter century, with the developments in earthquake engineering profession, seismic performance of structural systems has been evaluated with performance-based design procedures. Nonlinear behaivor and energy dissipation capacies of structures can be taken into account with perfomance based design concept. Seismic performance of structural systems can be determined with both nonlinear time history analysis and with nonlinear static procure. nonlinear time history analysis is the most powerful method for the assessment of seismic response of structures. But, this technique requires sufficient number (3 or 7) of earthquakes. Selection and scaling earhquakes and have several challenging issues. So thhis analysis procedure is very complex even for one component of ground motion. In order to determine the seismic performance of three-dimensional structural systems with non-linear time history analysis in a realistic manner, both components ground motion records must be used. This significant requirement has now started to take place in the current building codes especially in high-rise building codes. This disadvantages led researchers to study on more easily, but more reliable, simpler and faster alternative methods especially for practical engineering. As a result nonlinear static procedures which based on pushover analysis have beeen developed. The first version of the method, named conventional pushover analysis, has three major shortcomings; (i) consider only single mode behavior of the structures (ii) consider non-adaptive load distribution (iii) consider one component of ground motion. In order to overcome these shortcomings many multi-mode and adaptive pushover methods have been proposed in the literature. Most of this methods do not aim to estimate the seismic demand parameters and limited only to obtain the pushover curve. In addition, in literature, only afew number of nonlinear static procedures are avaliable that take into account two components of ground motion.In this study, in order to overcome three major shortcomings of conventional pushover analysis, a formulation has been developed to extend Incremental Response Spectrum Analysis (IRSA), for three dimensional analysis of buildings under bi-axial seismic excitation (IRSA-3D).