Evaluation of nonlinear performance assessment methods for buildings with flexible slabs

Abstract

Deprem etkisinde olan binaların tasarımında en yaygın kullanılan yöntem kuvvete dayalı bir yöntemdir. Bu yöntem ile depremin etkisini simülize etmek için binanın yüksekliği boyunca kuvvetler uygulanmaktadır. Fakat, son yıllardaki araştırmalar sayesinde daha gerçekçi yöntemler oluşturulmuştur. Doğrusal olmayan itme ve zaman tanım alanında doğrusal olmayan yöntemler birer örnektir. Bu araştırmada, doğrusal olmayan itme yöntemi düzensiz binalarla test edilmiştir. Seçilen düzensizlik, süreksizlik diyaframıdır. Seçilen binalar altı katlı betonarme binalardır. Bütün döşemelerde toplam alanın %20'si ile %60'ı arasında boşluk alan vardır. Her bina, doğrusal olan mod birleştirme yöntemi kullanılarak tasarlanmıştır ve sonrasında ASCE-41-13, EN 1998-3 ve TBDY-16'ya göre doğrusal olmayan itme yöntemi ile analiz edilmiştir. Her elemanın ver her binanın performans seviyesi belirlenmiştir ve sonunda bu sonuçlar karşılaştırılmıştır. SAP2000 kullanılarak yapılar modellenmiştir, diyaframda süreksizlik bulunduğu için, modellerin 3 boyutlu olması ve diyaframların rijit olmayan davranışının göz önüne alınması gerekli olmuştur. Deprem yönetmeliklerinde belirtildiği gibi, çatlamış kesitler için etkin rijitliği kullanılarak, döşemeler membran olarak modellenmiştir. Membran yöntemi, rijit olmayan davranışı elde etmek için uygun bir yöntem olmasına rağmen, analiz edilmiş olan yapılar neredeyse rijit davranış göstermiştir, ayrıca, membranın kesme rijitliği (F12) azaltılarak gerçekte beklenen rijit olmayan davranışın elde edilebildiği gözlemlenmiştir. Performans seviyesinin sonuçları konusunda, üç yönetmeliğe göre, doğrusal yöntem kullanılarak tasarlanmış olan binalar, tasarım depremi etkisi altında hasar görebilir ve kullanmadan önce güçlendirilmesi gerekli olabilir, fakat, göçme olmayacaktır. Üç yönetmeliğe göre performans durumu denk olmasına rağmen, her performans düzeyinde bulunan elemanların sayısına göre, en fazla hasar gösteren TBDY-16'dır. Sonuç olarak, TBDY-16 daha güvenli tarafta kalmaktadır.The traditional method used to design structures subjected to earthquakes is the force method that applies forces along the height of the building to simulate the effect of earthquakes. However, recent investigations have developed more realistic methods, such as linear dynamic, nonlinear static and nonlinear dynamic methods. In this research, nonlinear static method (Pushover) was tested with irregular buildings. Discontinuity in diaphragm was the irregularity selected. The buildings selected are six-story reinforced concrete buildings. The slabs in all the stories have open areas between 20% and 60% of the total area. Each building was designed using linear method, modal response spectrum analysis, and then analyzed using nonlinear static method (Pushover), using the procedures specified in ASCE-41-13, EN 1998-3 and TBDY-16. Performance levels were assigned to each element and to the whole structures. The Structures were modeled using SAP2000 for the analysis, the models had to be necessarily 3 dimensional and must consider the flexibility of diaphragms, because of the discontinuities in them. The slabs were modeled as membranes, as specified in seismic codes, considering the effective stiffness for cracked sections. Although a membrane is a good approach to consider the slab flexibility, for the structures analyzed membranes showed a behavior almost rigid, furthermore; it was found that if the shear stiffness in membranes (F12) is reduced, the flexibility desired is fulfilled and the results obtained are more realistic. In terms of performance level, the results according to the three codes show that structures with discontinuity in diaphragms, designed with linear methods, and subjected to the design earthquake, may experience extensive damage, repairs may be required before reoccupancy but they remain stable and have reserve capacity. Although the performance levels obtained in the three codes are equivalent, according to percentage of elements on each performance level, TBDY-16 is the one which shows more damage. Therefore, for seismic performance assessment TBDY- 16 is found as more conservative than ASCE-41-13 and EN 1998-3.