Merkezi Ve Dışmerkez Çaprazlı Çelik Yapı Sistemlerinde Lineer Olmayan Davranışın İncelenmesi Ve Süneklik Düzeyinin Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yapı malzemelerinin orantı sınırından sonraki lineer olmayan davranışını ve geometri değişimlerinin denge denklemlerine etkisini (ikinci mertebe etkisi) gözönüne alan ileri hesap yöntemlerinin sağladığı olanaklardan yararlanarak, merkezi ve dışmerkez çaprazlı çelik yapı sistemlerinin deprem etkileri altındaki lineer olmayan davranışları incelenmekte, göçme güvenlikleri ve süneklik düzeyleri belirlenmektedir. Çalışmanın sayısal incelemeleri, merkezi ve dışmerkez çaprazlı çok katlı çelik yapıların pratikteki olası uygulamalarını temsil edecek şekilde seçilen ve düzlem çerçeve sistemlerden oluşan taşıyıcı sistem modelleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Taşıyıcı sistem modelleri bir merkezi çaprazlı sistem ile çok sayıdaki, farklı geometriye sahip dışmerkez çaprazlı sistemlerden oluşmaktadır. Bu sistemler önce ülkemizde yürürlükte olan yönetmeliklere göre boyutlandırılmış, daha sonra boyutlandırılan sistemlerin düşey yükler ve monoton olarak artan yatay deprem kuvvetleri altındaki elastoplastik davranışları incelenerek göçme güvenlikleri ve süneklik oranları belirlenmiştir. Merkezi ve dışmerkez çaprazlı çelik yapı sistemleri için elde edilen sayısal sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmış, 1998 Deprem Yönetmeliğinde bu sistemler için öngörülen R taşıyıcı sistem davranış katsayıları irdelenmiştir. Sayısal incelemelerin sonuçları, dışmerkez çaprazlı sistemlerde göçmeden önce meydana gelen plastik şekildeğiştirmelerin merkezi çaprazlı sistemlere göre daha büyük değerler aldığını ve göçmenin sünek olduğunu, diğer bir deyişle, dışmerkez çaprazlı sistemlerin daha fazla deprem enerjisi tüketebildiğini göstermektedir.In this research, making use of the developements in advanced analysis and design methods which consider the non-linear behavior of construction materials as well as the effect of geometrical changes on equilibrium equations (P- effects), non-linear behavior of concentrically and eccentrically braced steel frame structures is studied, with special emphasize on collapse safety and ductility under earthquake loads. Numerical research is carried out on sample structural systems, which are composed of planar frames and represent the possible practical applications of concentrically and eccentrically braced multi-story steel structures. The sample systems consist of one concentrically braced and several eccentrically braced multi-story steel structures in different geometry. These systems are designed in accordance with the existing code regulations. Collapse safety and ductility ratios are then calculated by studying the elastic-plastic behavior of the structural systems under constant gravity loads and monotonically increasing lateral earthquake forces. The numerical results of concentrically and eccentrically braced multi-story steel structures obtained from the non-linear analyses are compared. Structural behavior factor, given in 1998 Turkish Seismic Code regulations for these type of structural systems, is examined. The results of numerical analysis indicate that plastic deformations that occur before collapse load have greater values for eccentrically braced frame systems than for concentrically braced frame system and therefore the collapse is ductile. In other words, eccentrically braced systems consume more seismic energy than concentrically braced systems.