Amplified seismic loads in steel framing systems

Abstract

Bu çalışmada az, orta ve çok katlı süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çelik çerçeveler ile süneklik düzeyi yüksek merkezi çelik çaprazlı çerçevelerde artırılmış deprem etkileri incelenmiştir. Şiddetli deprem yer hareketine maruz kalan bir yapı, doğrusal olmayan evreye girdikten sonra yapının taşıyıcı sisteminin, özellikle de kolonların, stabilitesinin sağlanması gerekmektedir. Bu nedenle yapının yaklaşık yanal dayanımının belirlenmesi gerekmektedir. Yapının şiddetli deprem yer hareketi sırasında maruz kalacağı maksimum yatay kuvvet, yapının yanal dayanımı olarak tanımlanır. Deprem yönetmeliklerinde tanımlanan büyütme katsayısı, (?o) esas olarak bir yapının yanal dayanımının yaklaşık olarak belirlenmesine yarar. (?o) aslında yapının gerçek dayanımın tasarım dayanımına bölünmesi ile elde edilir. (?o) taşıyıcı sistemin türüne bağlı olarak 2.0 ile 3.0 arasında değerler almaktadır. Çelik yapılarda deprem yüklerini aktaran taşıyıcı sistemdeki (moment çerçeveler, çaprazlı çerçeveler, çelik perde duvarlar) kolonların eksenel basınç ve eksenel çekme dayanımlarının arttırılmış deprem etkilerini içeren yük kombinasyonları kullanılarak kontrol edilmesi gerekmektedir (AISC 341-10, 2010). Bu kontrolü yaparken, eğilme momentlerinin ihmal edilmesine yönetmelik izin vermektedir. AISC 341-10'da bu arttırılmış deprem etkileriyle ilgili hükümler daha çok mühendislik sezgilerine dayanmaktadır, bu hükümlerin kapsamlı bir analitik çalışma ile incelenmesi ve değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu tezde, süneklik düzeyi yüksek Moment Çerçeveler (ÖMÇ) ve süneklik düzeyi yüksek Merkezi Çaprazlı Çerçevelerde (MÇÇ) şiddetli yer hareketi altında doğrusal olamayan analizler gerçekleştirilmiş ve sistem büyütme katsayıları ile kolon ve çapraz elemanlardaki eksenel kuvvet seviyesindeki artışlar incelenmiştir.In this thesis, amplified seismic load are investigated for low-, medium- and high-rise steel special moment frames (SMF) and steel special concentrically braced frames (SCBF). Stability of load bearing system especially column should be maintained when structure is in inelastic region, during strong ground motion. For this purpose, approximate lateral strength of structure need to determined. Lateral strength of a structure can be defined as the maximum lateral force that the building can resist during a strong ground motion. The amplification factor (?o) in design codes is used to estimate for the lateral strength of a steel building. Amplification factor, (?o) is obtained by dividing the actual strength of the structure into the design strength and depending on the structural system and varies between 2.0 and 3.0. The required compressive axial strength and tensile strength of columns in the seismic force resisting systems (moment frames, braced frames, shear walls) are determined using the load combinations in the seismic design code including the amplified seismic load (AISC 341-10, 2010). The specification (AISC 341-10, 2010) permits to neglect applied moment in this determination. The requirements in the specification are mostly based on engineering judgment and a comprehensive analytical investigation is urgently needed to justify these requirements. In this thesis, nonlinear dynamic time history analyses were carried out to investigate the increase in the axial load levels on columns, brace and system overstrength factors for Special Moment Resisting Frames (SMRFs) and steel special concentrically braced frames (SCBF) under strong ground motions.