Binalarda düşey depren etkisinin zaman tanım alanında hesap yöntemi ile incelenmesi

Abstract

ÖZET Anahtar Kelimeler: Düşey Deprem Etkisi, Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi, 17 Ağustos 1999 Marmara Depremi İvme Kayıtlan Yapılarda taşıyıcı sistem tasarlanmasında, yapının kullanım ömrü boyunca etkileneceği düşey yüklerin yanında deprem yüklerinin de güvenli bir şekilde karşılanması temel unsurlardan biridir. Ülkemizde ve dünyada meydana gelen depremler dikkate alındığında, deprem sırasında yeryüzünde yatay yerdeğiştirmeler yanında düşey yerdeğiştirmelerin de oluştuğu görülmektedir. Genel olarak bina türü yapıların boyutlandınlmasmda, depremin düşey büeşeninin yatay bileşenlerden daha küçük olması ve taşıyıcı sistemin boyutlandınlmasmda zati ve hareketli düşey yüklerin etkili olması nedeniyle depremin düşey bileşeni gözönüne alınmamaktadır. Deprem kayıtlarının incelenmesinden, düşey deprem ivmesinin genellikle yatay deprem ivmesinin %33.3 - % 50' si mertebesinde olduğu görülmüştür. Bu nedenle önemli durumlarda yüksek yapıların tasarımında düşey dinamik karakteristiklerin hesaplanması gerekli hale gelmektedir. Taşıyıcı sistem düşey elemanlan süreksizlik gösteren veya büyük konsollan olan binalarda depremin düşey bileşeninin etkisi önemli hale gelebilir. Düşey deprem etkisiyle kolonlarda ve perdelerde oluşan ek normal kuvvetler, kolonların ve perdelerin mesnetlendiği kirişlerde önemli eğilme etkilerine, yerdeğiştirmelere ve ikinci mertebe etkilere sebep olabilir. Bu çalışmada, depremin düşey bileşeninin etkin olabileceği düşünülen, taşıyıcı sistem düşey elemanlan süreksizlik gösteren veya büyük konsollan olan bir dizi örnek betonarme bina üzerinde 17 Ağustos 1999 Marmara Depremi ivme kayıtlan kullanılarak Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile düşey deprem etkisi incelenmiştir. Analizler sap2000 Yapı Analizi Programı ile yapılmıştır. Çalışmada, doğrusal elastik sistemler için uygulanan sayısal integrasyon yöntemi kuUanılmıştır. Örnek yapılar, zati ve hareketli düşey statik yükler allında çözülmüştür. Deprem etkisi olarak önce Marmara Depremi ivme kayıtlarının doğu-batı ve kuzey- güney ivme bileşenleri etkitilerek dinamik analiz yapılmıştır. Üçüncü aşamada ise, doğu-batı ve kuzey-güney yatay bileşenlerine ek olarak düşey doğrultuda doğu-batı büeşeninin 0.65 katı uygulanmıştır. Bu üç analiz sonucunda taşıyıcı sistemlerin belirli kesitlerindeki normal kuvvet, kesme kuvveti ve eğilme momenti büyüMüMerinin en büyük negatif ve pozitif değerleri derlenmiştir. Düşey deprem etkisiyle kesit tesirlerindeki değişim yüzde olarak incelenmiştir. Önce sadece yatay deprem etkimesi durumu ile yatay bileşenlerle birlikte düşey bileşen etkimesi durumu karşılaştınlmıştır. Sonra kombinasyonlara düşey zati ve hareketli yükler de dahil edilerek düşey deprem etkisiyle kesit tesirlerindeki değişim incelenmiştir.

INVESTIGATION OF THE VERTICAL EARTHQUAKE EFFECTS IN BUILDINGS WITH TIME HISTORY ANALYSIS SUMMARY Keywords: Vertical Earthquake Effect, Time History Analysis, 17 August 1999 Marmara Earthquake Ground Acceleration Records. In design of bearing systems of buildings, one of the basic principles is to cover the seismic loads safely besides the vertical self-loads, which the buildings are to be exposed. Taking into consideration of earthquakes appearing in Turkey and all over the World, it is seen that during earthquakes vertical displacements occur with horizontal displacements. The vertical earthquake component is smaller than the horizontal earthquake component and the vertical self-loads are effective in design of the structures, due to this reason the vertical earthquake component is not considered in most cases. Researches indicate that the ratio of vertical earthquake acceleration to horizontal earthquake acceleration is %33.3 - %50. Thus, it is necessary to calculate the vertical dynamic characteristics of high-rised structures in important cases. In structures, which have discontinuous vertical bearing system elements or include large consoles the vertical earthquake effect might become important. The additional normal forces of columns and shear walls will cause bending effects, displacements and P-A effect on the beams which columns and shear walls are restrained. In this study, the vertical earthquake effects on sample reinforced concrete buildings which have discontinuous vertical bearing system elements or include large consoles were investigated with Time History Analysis by using 17th August 1999 Marmara Earthquake acceleration records. The analyses were made by using sap2000 Structural Analysis Program. The numerical integration method for linear elastic systems was used. At the first step, sample structures were analised under self-loads. Dynamic analyses were made using Marmara Earthquake east-west and north-south acceleration records. At the third step, in addition to the east-west and north-south acceleration components, 0.65 of east-west records were applied in the vertical direction. Minimum and maximum values of normal forces, shear forces and bending moments at certain sections were collected from the analyses. Increases in normal forces, shear forces and bending moments by vertical earthquake effect were investigated. The results of horizontal earthquake loadings and horizontal+vertical earhquake loadings were compared. Finally, self-loads werc added to the combinations and the increases in the results by vertical earthquake effect were compared.