Perde-çerçeve taşıyıcı sisteme sahip çok katlı betonarme bir binanın tasarımı ve doğrusal olmayan hesap yöntemleri ile deprem performansının irdelenmesi

Abstract

Bir yapının yapısal sistemi tasarlanırken temel amaç deprem sonrası yapının kullanılabilir olması veya göçmenin önlemesi şekilde tasarlanması olmaktadır. Ancak tasarlanan yapı tasarım depreminden büyük bir depremle karşılaşması durumunda taşıyıcı sistemin davranışı veya performansı doğrusal analiz yöntemleri ile tam olarak belirlenememektedir. Bu noktada ise yapının deprem performansını belirlemede daha gerçekçi bir yaklaşım sergileyen doğrusal olmayan analiz yöntemleri devreye girmektedir. Bu çalışma kapsamında ise planda düzensizlik durumları olan 20 katlı betonarme bir yapının tasarımı yapılmış ve zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizi gerçekleştirilerek deprem performansı belirlenmiştir. Tasarım sırasında sonlu elemanlar programları olan SAP2000 ve ETABS analiz programlarından yardım alınmıştır. Tasarım hesabı yapılırken işlem fazlalığını azaltmak ve zamandan tasarruf etmek amacıyla Python programlama dili ile birtakım uygulamalar geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Yapının doğrusal hesap yöntemi esaslarına uyularak tasarımı tamamlandıktan sonra Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği Bölüm 5'te ayrıntılı olarak açıklanan Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım (ŞGDT) esasları dikkate alınarak yapının deprem performans hedefi belirlenmiştir. Yapının zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz aşamasında kullanılmak üzere 11 adet deprem ivme kayıtları Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'ne uygun olarak seçilip, ölçeklendirilmiştir. Ölçeklendirilen ivme kayıtları yapının taşıyıcı sistemine X ve Y eksenleri doğrultusunda aynı anda birlikte etki ettirilmiş ve ivme kayıtlarının eksenleri 90° döndürülerek toplam 22 adet deprem analizi gerçekleştirilmiştir. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizleri yapılan yapının deprem performansı kontrollü hasar çıkmış ve sonuçları tezin ilgili kısımlarında değerlendirilmiştir.When designing the structural system of a building, the primary goal is to ensure the structure's usability after an earthquake or to prevent collapse. However, if the designed structure encounters an earthquake larger than the design earthquake, the behavior or performance of the structural system cannot be precisely determined using linear analysis methods. At this point, nonlinear analysis methods, which exhibit a more realistic approach in determining the seismic performance of the structure, are employed. In the scope of this study, the design of a 20-story reinforced concrete building with irregularities in the plan was carried out, and seismic performance was determined through nonlinear time-history analysis. Finite element analysis programs, namely SAP2000 and ETABS, were utilized in the design process. To reduce computational complexity and save time during design calculations, various applications were developed and implemented using the Python programming language. After completing the design based on the principles of linear analysis, the seismic performance objective of the structure was determined following the principles of Performance-Based Seismic Design (PBSD) detailed in Section 5 of the Turkish Earthquake Building Code. For the nonlinear time-history analysis stage of the structure, 11 earthquake acceleration records were selected and scaled in accordance with the Turkish Earthquake Building Code. The scaled acceleration records were applied simultaneously along the X and Y axes of the structural system, and a total of 22 earthquake analyses were performed by rotating the axes by 90°. The seismic performance of the structure, analyzed through nonlinear time-history analysis, was evaluated for controlled damage, and the results are discussed in the relevant sections of the thesis.