Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli çok katlı bir yapının doğrusal ve doğrusal olmayan dinamik analiz yöntemleri ile incelenmesi

Abstract

Birçok farklı endüstriyel alanda hammadde olarak kullanılan çelik, çeşitli kalite ve ölçülerde üretilerek yapısal tasarım ürünü olarak karşımıza çıkmaktadır. Farklı kalite sınıflarında üretilen çelik, ihtiyaca göre çeşitli şekillerde bir araya getirilerek yapı iskeletini oluşturmaktadır. Merkezi çaprazlı ve dışmerkez çaprazlı çerçevelerin kullanıldığı yüksek katlı yapılar, moment aktaran çerçevelerden teşkil edilen endüstriyel tesisler, serbest formlar oluşturularak üretilen kabuk tasarımlar, kafes sistemler oluşturularak meydana gelen özel çatılar veya makaslı kemerler ile oluşturulan köprüler gibi farklı ihtiyaçlara yönelik tasarımlar, çeliğin kullanıldığı yapısal sistemlere örnek olarak verilebilir. Tüm bu sistemler, deprem gibi doğal afetlere karşı güvenli ve güvenilir yapılar üretmek için keşfedilen yöntemlerdir. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveler de deprem gibi afetlerin yaşanmasının yüksek ihtimalde olduğu bölgelerde meydana gelebilecek yanal yüklere karşı direnç sağlanması amacıyla üretilmiş bir modeldir. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli sistemler, sismik olaylara karşı öngörülebilir davranış modeli sağlaması bakımından elverişlidir. Bu durumun nedeni bağ kirişi olarak isimlendirilen elemanlardır. Yapı sistemine etki eden kuvvetli yanal yükler, çerçeve sistemindeki çaprazlar aracılığı ile bağ kirişine aktarılmaktadır. Bu sayede deprem kuvvetleri gibi büyük kuvvetler, yapı iskeletinde belirli noktalara ingirgenir ve bu noktalarda yapılacak uygun tasarımlar ile güvenli yapılar ortaya çıkar. Çalışmamızın amacı, dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveli sistemlerden teşkil edilmiş sekiz katlı bir yapının doğrusal davranışını ve gerçek deprem kayıtlarının uygun metotlar kullanılarak yapıya etki ettirilmesi sonucu meydana gelen doğrusal olmayan davranışını irdelemektir. Bu kapsamda öncelikle elemanlar belirlenmiş, sünek davranış gösterecek şekilde yapı sistemi oluşturulmuştur. Oluşturulan sistem ve davranış şekli için kapsamlı bir literatür taraması gerçekleştirilmiştir. Bu sebeple kesme kuvveti etkisinde davranış gösteren bağ kirişi elemanları tercih edilmiştir. Oluşturulan yapı sistemi, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018) içerisinde yer alan tanımlamalar ve kurallara göre doğrusal olarak tasarlanmıştır. Elde edilen analiz sonuçları ile Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Yönetmelik (2016) doğrultusunda yapı sistemine ait elemanların boyutlandırma hesapları yapılmıştır. Doğrusal tasarımı yapılan yapı sistemi, doğrusal olmayan dinamik yöntem kullanılarak yeniden analiz edilmiştir. Bu analiz sonucunda, dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve elemanlarının şekildeğiştirme kapasiteleri ve yapı sisteminde meydana gelen kat ötelemeleri gibi davranışlar irdelenmiştir. Şekildeğiştirmeye göre değerlendirme için zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi tercih edilmiştir. Bu metot için gerçek deprem kayıtları uygun yöntemler ile belirli kriterlere uygun şekilde seçilmiş ve ölçeklenmiştir. Aynı şekilde, yapı elemanlarının da doğrusal olmayan davranış modeli oluşturulmuştur. Yapılan çalışmalar için uluslararası kabul görmüş SAP2000 v22 yazılımı tercih edilmiştir. Çalışma sonucunda, doğrusal olarak tasarlanan yapı sisteminin doğrusal olmayan davranışı incelenmiş ve dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerden teşkil edilmiş yapı sistemlerinin deprem etkileri altında davranışları gözlemlenmiştir. Netice itibari ile gerek doktrinde gerekse de deneysel çalışmalarda hemfikir olunduğu gibi deprem kuvvetlerinin bağ kirişi elemanlarına aktarıldığı ve bu elemanların uygun şekilde tasarlanması sonucu depreme karşı dirençli sistemler üretilebileceği görülmüştür. Bağ kirişi elemanlarında oluşturulan farklı nitelikteki plastik mafsal modelleri ile inceleme yapılmış ve meydana gelen plastik şekildeğiştirme durumları göz önüne alınarak tasarım önerileri sunulmuştur.