Betonarme çekirdek perdeli ve çelik taşıyıcı sisteme sahip yüksek binaların zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizi

Abstract

Yapısal sistemlerin tasarımında ve mevcut yapıların değerlendirilmesinde kullanılan farklı analiz yöntemleri mevcuttur. Yüksek binalar tasarlanırken veya mevcut durumlarının deprem davranışları incelenirken analizlerin, zaman tanım alanında analiz yöntemi ile yapılması daha uygundur. Yapı sistemine etki eden deprem ve rüzgâr kuvvetleri uygun şekillerde belirlenmeli ve yapı analizinde kullanılmadır. Tez kapsamında, 50 katlı ve 204m yüksekliğinde bir yüksek binanın doğrusal olmayan davranışı incelenmiştir. Yapılan hesaplamalarda bir çok yönetmelikten faydalanılmıştır. Bunların başlıcaları; İstanbul Yüksek Binalar Deprem Yönetmeliği (İYBDY), 2008; Tall Buildings Initiative (TBI), 2010, Taslak-Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2016, ASCE/SEI 41-13 yönetmelikleridir. İncelenen yapının taşıyıcı sistemini betonarme perdeler, çelik gömme kompozit kolonlar, çelik kirişler ve betonarme kirişler oluşturmaktadır. Yapıda kompozit döşeme ve betonarme döşemeler bir arada kullanılmaktadır. Çelik ve betonarme bağ kirişler perdeleri birbirine bağlayan elemanlardır. İncelenen yapının ön tasarımı Taslak-TBDY-2016'da belirtilen DD-2 deprem düzeyine göre yapılmıştır. Doğrusal olmayan analizler DD-1 ve DD-2 deprem düzeylerini dikkate alarak yapılmıştır. Yüksek binanın zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizi yapılırken Perform 3D programı kullanılmıştır. Tüm taşıyıcı elemanlar ve malzemeler, doğrusal olmayan davranışları dikkate alınarak modellenmiştir. Tez kapsamında, yüksek binalarda devrilme momentlerini ve deplasmanları önemli ölçüde azaltan dış destek (outrigger) elemanı olarak burkulması önlenmiş çapraz (BÖÇ) elemanlar kullanılmıştır. Yüksek bina, ilk önce dış destek elemanlar olmadan analiz edilmiştir. Daha sonra, BÖÇ elemanlar farklı kat seviyelerine yerleştirilerek analizler tekrarlanmıştır. Binanın ve yapısal elemanların doğrusal olmayan deprem davranışı incelenmiş ve kıyaslamalar yapılmıştır.

There are different analysis methods used in the design and evaluation of structural systems. Time history analysis is the preferred method of analysis for designing and evaluating the seismic behavior of tall buildings. Earthquake and wind forces acting on the structure should be determined in and appropriate manner and used in structural analysis accordingly. In this study, nonlinear behavior of a 50-story tall building with a height of 204 m is investigated. Various specifications have been used calculations. The main ones are; Istanbul Tall Building Seismic Design Codes (Draft), 2008, Tall Buildings Initiative (TBI), 2010, Turkey Building Seismic Design Codes (Draft), 2016, ASCE/SEI 41-13. The structural system of the structure consists of reinforced concrete shear walls, steel embedded composite columns, steel beams and reinforced concrete beams. Composite and reinforced concrete floors are used together as a structural floor framing system. Steel and reinforced concrete link beams are used to connect the shear walls. The preliminary design of the structure is made according to the DD-2 earthquake level specified in Draft-TBDY-2016. Nonlinear analyzes are carried out taking into account the earthquake levels DD-1 and DD-2. In the non-linear time history analysis of this structure, Perform-3D structural analysis software is used. All structural elements and materials are modeled by considering nonlinear behavior. In this thesis, buckling restrained brace (BRB) elements were used as outrigger elements which significantly reduce overturning moments and displacements in tall buildings. The structure is first analyzed without outrigger elements. Then, the BRB elements are placed in different story levels and the analyzes are repeated. Nonlinear seismic behavior of building and structural elements are investigated and compared.