Süneklik düzeyi yüksek çelik moment çerçevelerle burkulması önlenmiş çelik çaprazlı çerçevelerin deprem performansının karşılaştırılması

Abstract

Çelik yapıların özellikle deprem ve rüzgar gibi etkilerden oluşan yanal yüklere karşı dayanım sağlayabilmeleri için çeşitli sistemler geliştirilmiştir. Bu sistemlerden süneklik düzeyi yüksek moment çerçeveler sahip oldukları rijit birleşimler ile yanal dayanımı sağlarken, merkezi çaprazlı çerçeveler ve burkulması önlenmiş çaprazlı çerçevelerin çapraz elemanlarının yapı üzerindeki yatay yüklerden dolayı oluşan eksenel basınç ve çekme kuvvetlerine dayanarak yanal dayanımı sağlaması mümkün olmaktadır. Merkezi çaprazlı çelik çerçeve çaprazları yanal deprem taleplerinden dolayı oluşan eksenel basınç yükü altında daha narin davranış göstermesiyle burkulmaya uğrayarak yanal dayanımlarını kaybederken burkulması önlenmiş çaprazlı sistemlerde ise çapraz elemanlar eğilmeye karşı özel bir tüp sistemi ile takviye edilmiş oldukları için yanal çerçeve yüklerinin oluşturduğu eksenel basınç ve çekme yüklerine karşı daha kararlı davranış sergilerler. Bu çalışmada İstanbul'un merkezi bir konumunda çelik bir yapının süneklik düzeyi yüksek moment çerçeve ve burkulması önlenmiş çelik çaprazlı çerçeve sistemlerine göre tasarımı yapılmıştır. Tasarımda ülkemizde kullanılan güncel yönetmelik ve standartların verdiği talimatlara uyulmuş olup, gerekmesi durumunda referans niteliğindeki Amerikan yönetmeliklerinden faydalanılarak ülkemiz yönetmeliklerinin içerik bakımından yeterliliği irdelenmiştir. Yapı modelleri üzerinde gerçekleştirilen statik itme analizleri ile her iki sistemin yatay yükleme durumundaki elastik rijitlik değerleri kıyaslanmıştır. Deprem yüklemesi altında kat öteleme oranı ve katlarda oluşan ivme değerleri gibi talep parametreleri ise zaman tanım alanında lineer olmayan analizler yardımıyla belirlenerek sistemler arasında yapısal davranış kıyaslaması yapılmıştır.

Various systems have been developed to ensure that steel structures can withstand lateral loads, especially from effects such as earthquake and wind. While special moment frames, which are in these systems, provide lateral strength with rigid connections, it is possible to provide that by resisting of braces to tensile and compressive axial forces caused by lateral loads on the structure in special concentrically braced frames and buckling restrained braced frames. While brace members buckle under axial compressive loads with more slender behaviour due to the lateral earthquake demands in special concentrically braced frames, they exhibit more stable behaviour against these axial loads for the buckling restrained braced frames because they are supported against to flexural reactions with a special tube system. In this study a steel building, which is in a central location of Istanbul, has been designed according to design criteria for special moment frame and buckling restrained braces frame. The requirements given by the current codes in our country were used in design stage, and if necessary, the adequacy of our codes in terms of content was examined by using the reference American codes. With the static pushover analyses performed on the structural models, in case of lateral loading overall elastic stiffness values of both systems were compared. Demand parameters, such as inter-story drift ratio and floor accelerations, under earthquake loading were determined with the help of nonlinear time history analyses and structural behaviour comparison was made between the systems.