Döşeme süreksizliği olan B/A yapı sistemlerinin farklı bilgisayar modelleri ile analizi ve karşılaştırması

Abstract

ÖZET Taşıyıcı sisteminde düzensizlikler bulunan yapılarda, yönetmelikler hesap kuralları ve taşıyıcı sistem düzenlenmesinde çeşitli zorunluluklar getirmişlerdir. Bunlardan biri ülkemiz deprem yönetmeliği Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelikte yer alan, A2-I olarak adlandırılan büyük döşeme boşluğu düzensizliği ile ilgilidir. Bu durum ABYYHY'de merdiven ve asansör boşlukları dahil, boşluk alanları toplamının kat brüt alanının 1/3'ünden fazla olması durumu olarak tanımlanmış ve bu tür düzensizliğe sahip yapılarda kat döşemelerinin kendi düzlemleri içinde deprem kuvvetlerini sistemin düşey taşıyıcı elemanlarına güvenle aktarabildiğinin hesapla doğrulanması istenmiştir. Tez kapsamında yapılan çalışmada ABYYHY'de A2-I olarak verilen plandaki büyük döşeme düzensizliği durumu için örnek yapı 3 ayrı yaklaşımla modellenmiş, bu modeller için deprem analizleri gerçekleştirilmiştir. Yönetmelikte verilen bu düzensizlik durumunun sınır değeri için perdeli ve perdesiz olmak üzere iki tip taşıyıcı sistem düzenlenmiştir. Bu yapı örnekleri üzerinde; kat kütlelerinin kütle merkezinde toplandığı kat döşemelerinin rîjrt diyafram çalıştığı birinci model, kütlelerin kolon uç noktalannda toplandığı esnek diyafram kabulü ile düzenlenen ikinci model ve de kütlelerin yayılı olduğu esnek diyafram kabulü ile düzenlenen üçüncü model ile deprem yükü etkisindeki yapının analizi yapılarak yönetmelikte verilen bu düzensizlik durumunun yeterliliği ve gerekliliğinin araştırılması amaçlanmıştır. Karşılaştırma kriteri olarak deprem etkileri altında düşey taşıyıcı elemanlardaki kesme kuvveti ve momentler hesaplanarak, rijft diyafram modeline göre değişimleri araştırılmış, döşemelerde ise maksimum düzlem içi gerilmeler hesaplanarak betonun kritik çekme dayanımı ile karşılaştırılmıştır. Tüm hesaplarda lineer-elastik sınırlar içinde kalınmış, depremin düşey doğrultudaki hareketi göz önüne alınmamıştır. Yapılan çözümlerde deprem etkileri için çözümleme yapılmış sabit ve hareketli yükler için hesap yapılmamıştır. Sayısal örneklerden elde edilen sonuçlar neticesinde ABYYHY'de A2-I olarak tanımlanan düzensizlik durumu için oluşturulan 2 ayrı yapı 3 farklı modellemeyle incelenmiş, rîjrt ve esnek diyafram modelleri arasında kolon uç kuvvetleri ve döşeme gerilmeleri bakımından farklılıklar olduğu saptanmıştır. Esnek diyafram modellerinde, yayılı kütleli modellerle kütlelerin kolon uç noktalannda toplandığı varsayımının yapıldığı modellerden elde edilen sonuçların yakın değerler aldığı, rijft diyafram kabulü ile oluşturulan modellerin ise esnek diyafram modelleri ile yapılan çözümlerden uzaklaştığı gözlemlenmiştir. Tez çalışması şu kısımlardan oluşmaktadır:. İlk bölümde depreme dayanıklı yapı tasarımı hakkında temel bilgiler verilerek çalışmanın amacı ve çalışmanın aşamaları açıklanmıştır.. İkinci bölümde deprem yönetmeliğinde verilen düzensizlik durumları incelenmiş, diğer ülkelerin deprem yönetmeliklerindeki büyük döşeme boşluğu düzensizliği durumu hakkında araştırma yapılarak ülkeler bazında bilgi verilmiştir. XIIÜçüncü bölümde döşemelerin rijit ve esnek diyafram modelleri hakkında araştırma yapılarak bilgiler verilmiş konu ile ilgili önceden yapılmış çalışmalar özetlenmiştir. Sayısal inceleme olarak 2 Tip yapı örneği ele alınarak 3 ayrı bilgisayar modelleme yaklaşımlarıyla analizler yapılmış, kolon uç kuvvetleri ve döşemelerdeki düzlem içi gerilme değerleri bakımından karşılaştırmalar tablo ve şekillerle sunulmuştur. Son bölümde çalışmayla ilgili elde edilen sonuçlar verilmiş ve yorumlanmıştır. XIII

ANALYSES AND COMPARISONS OF DIFFERENT COMPUTER MODELS OF R/C STRUCTURAL SYSTEMS WHICH HAVE DISCONTINUITY IRREGULARITIES ON THEIR SLABS SUMMARY Additional requirements have been put by regulations when defining irregular structural systems. One of the requirements that can be found on our Seismic Code is the A2-I type structural irregularity. This irregularity defined as follows `If the total area of the openings including those of stairs and elevator shafts exceeds 1/3 of the gross floor area, then it shall be verified by calculation in the first and second seismic zones that the floor systems are capable of transferring the seismic loads between vertical structural elements`. In the scope of this thesis, two sample R/C structures having A2-I type irregularity defined in Turkish seismic Code (ABYYHY) are investigated, modeled and analyzed with three different mathematic modeling approaches. Two types of structural systems are selected, to investigate the models for the limit values of the irregularity. The structural system of the first building is made of frames; the second one's structural system is made of frames and walls. In these structural systems: on the first model storey masses are defined at the centre of mass of the plan of structure where the floor diaphragm is considered to be infinitely rigid in its own plane. On the second model the storey masses are considered to be gathered at the column-floor joints at story levels where the floor diaphragm is considered to be flexible. Finally on the third model storey masses are distributed on the elements where the floor diaphragm is considered to be flexible. With the three types of models the differences between the rigid floor assumption and flexible floor assumption are investigated. The moment and shear forces are calculated on vertical load carrying elements for the comparison criterion. For the R/C slabs as a criterion the maximum in-plane stresses are compared with the minimum tensile stress of the concrete used in the structures. Calculations done in the analysis of the structures are limited by the linear-elastic boundary limits. In all of the calculations the vertical movement of the structures due to the earthquakes are neglected, also the analysis does not contain static loads. By the results of the numerical examples which are investigated in this study, flexible and rigid diaphragm assumptions differ from each other by considering vertical load carrying elements force distribution and floor stresses as criterions. The results coming from the second models and the third models are close enough, but the results calculated from the first models, where rigid diaphragm assumption is made, differ from the flexible diaphragm models. This study consists of these divisions:. In the first chapter, some information is given about the earthquake resistant design concept and the purpose of the study is explained. XIV. In the second chapter, the irregularities given in the Turkish earthquake code are studied. The discontinuity irregularities on the floors which are in the regulations of other countries seismic codes are investigated.. In the third chapter, the rigid and flexible diaphragm assumptions are studied. Afterwards the studies involved about this subject, which are found at library, summarized.. Numerical examples are analyzed and the results are compared to each other.. On the last chapter the conclusions and interpretations are given about the study. xv