Merkezi çaprazlı çelik çerçevelerde çapraz düzeninin çelik çerçevelerin dinamik davranışına etkisi

Abstract

Deprem riskinin yüksek olduğu bölgelerde çelik yapı sistemleri, süneklik kapasiteleri ile oldukça tercih edilen yapı taşıyıcı sistemleridir. Sünek çelik yapıların inşası özellikle 1994 Northridge ve 1995 Kobe depremlerinden sonra oldukça önem kazanmıştır. Merkezi çaprazlı çelik çerçeveli sistemler ise çelik yapılarda en sık kullanılan ve en ekonomik çözümler sunan yapı sistemlerinden bir tanesidir. Bu tip taşıyıcı sistemlerde deprem sırasında çapraz elemanların doğrusal olmayan davranış göstermesi, diğer taşıyıcı elemanların ise doğrusal davranış sergilemesi beklenmektedir. Böylece meydana gelen hasarın sadece çapraz elemanlarla sınırlı kalması hedeflenmektedir. Bu çalışmada, merkezi çaprazlı çelik çerçevelerdeki farklı çapraz düzenlemelerinin çerçevenin deprem performansına etkisi, doğrusal olmayan dinamik zaman geçmişi analiziyle ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Doğrusal olmayan dinamik zaman geçmişi analizlerde kullanılmak üzere altı adet şiddetli deprem yer hareketi kaydı (Kobe 95, 94 Northridge, Elsian Park, Imperial Valley 1940, Imperial Valley 1940,Imperial Valley 1979) belirlenmiştir. Kullanılan deprem yer hareketi kayıtları arasındaki Kobe 95 , 94 Northridge ve Elysian Park, 50 yılda aşılma olasılığı 2% olan depremleri temsil etmektedir. Seçilen bu kayıtlar Türk Deprem Yönetmeliği?ne (TDY, 2007) ve Amerikan Deprem Yönetmeliği?ne (ASCE-7, 2005) uygun olarak tasarlanan 3 ve 10 katlı merkezi çaprazlı çelik çerçevelere etkitilmiştir. Farklı çapraz düzeninin çerçevenin sismik performansına etkisini değerlendirmek için X ve ters V çapraz düzenli çerçeveler tasarlanmıştır. Doğrusal olmayan davranışın belirlenmesi adına çerçevelerdeki çaprazların orta noktalarına burkulma davranışını göz önüne alan (non-linear-burkulmalı) mafsal ve iki doğrusal parçalı mafsal olmak üzere iki adet farklı plastik mafsal modeli kullanılmıştır. Doğrusal olmayan zaman geçmişi analizleri sonucunda çaprazlardaki eksenel kuvvet ? plastik deformasyon grafikleri çizilmiş, her iki merkezi çaprazlı çelik çerçeve için de ötelenme analizleri yapılarak taban kesme kuvveti ? çatı yer değiştirmesi ivgrafikleri çizilmiştir.TDY, 2007?de önerilen ve çelik çerçevelerin yanal taşıma kapasitesine eriştikleri andaki iç kuvvetlerin bulunması için önerilen doğrusal G+Q+2E yüklemesinden elde edilen iç kuvvetler, doğrusal olmayan dinamik zaman geçmişi analizi sonuçlarıyla da karşılaştırılmıştır.Steel building systems are prefered lateral force resisting systems in regions with high seismic risk due to their ductility capacity. Especially construction of ductile steel structures has gained popularity after the 1994 Northridge and 1995 Kobe earthquakes. Concentrically Braced Frames (CBFs) are commonly used in steel structures provide one of the most economical solutions. In a typical CBF, bracen are expected to sustain the inelastic deformation during the earthquake ground motion, whereas the other elements (beams and columns) are expected to remain essentially elastic. Thus, the damage is expected only at brace members.In this study, the effect of different brace configuration on the dynamic response of CBFs is evaluated through nonlinear dynamic time history analyses. Six earthquake ground motion ; Kobe 95, 94 Northridge, Elsian Park, Imperial Valley 1940, Imperial Valley 1940, Imperial Valley 1979, are used in the analyses. Kobe 95 , 94 Northridge ve Elysian Park, earthquake ground motions applied to the grand motion with 2% probability of exceedance in 50 years The selected earthquake ground motion are applied to the 3 and 10 story CBF?s designed with respect to TDY(2007). Two different plastic hinge models are used to evaluate the seismic performance of the frames. The result of the nonlinear dynamic time history analyses are presented in the form of axial force axial deformative and base shear vs Roof displacement. The effect of amplified seismic loads are also evaluated by comparing the result of amplified seismic loading with the nonlinear dynamic time history analysis results