Ortak podyum üzerinde yükselen mevcut betonarme yüksek katlı yapının deprem performansının zaman tanım alanında doğrusal ötesi analiz ile belirlenmesi

Abstract

Yüksek yapının deprem etkileri altında davranışını belirlenmesi, davranışa etki eden pek çok parametrenin hesaba katılması gerekliliği, bu parametrelerin üzerinde mutabakat sağlanmış kesinlikte anlaşılmış olmaması ve yüksek modların davranışa etkisinin büyük olması gibi durumlar düşünüldüğünde, yapı ve deprem mühendisliğinin en sofistike konularından biri haline gelmektedir (Budak, 2015). Yüksek yapıların ülkemiz mevcut bina stokunu içindeki yüzdesi gün geçtikçe artmaktadır. Ülkemizdeki küçük ve orta ölçekli yapıların büyük çoğunluğunun yeterli kapasiteye sahip olmadığı geçtiğimiz birkaç yüzyılda yaşanmış yıkıcı depremler ile acı bir şekilde tecrübe edilmiştir. Bu durumdan yapılabilecek nihai çıkarım az ve orta katlı yapıların önemli bir çoğunluğunun tasarım ve inşa dönemlerinden yürürlükte olan deprem yönetmeliğine uygun olarak tasarlanmadığı ve/veya yapım aşamasında yeterli mühendislik hizmeti alınmadığı, sıkı denetimlere tabi tutulmadığıdır. Yüksek yapılar, az ve orta katlı yapılara kıyasla daha iyi bir mühendislik hizmeti alması ve yapım aşamasında daha sıkı denetime tabi tutulması yönüyle ayrışıyor olsa da yüksek yapıların deprem performanslarının kâğıt üzerinde gerçeğe yakın tahmin edilmesi az ve orta katlı yapılara nazaran bir o kadar meşakkatlidir. Yüksek yapının deprem performansının belirlenebilmesi için geliştirilmiş günümüzde en çok tercih edilen hesap yöntemi zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap (ZTADOH) yöntemidir. Bu yöntem yüksek işlem hacmi gerektirdiğinden ve analiz sonucu açığa çıkan verilerin depolanması ve işlenmesindeki iş yoğunluğu sebebiyle bu yöntemin kullanım sıklığı bilgisayar teknolojisinin gelişimi ile doğru orantılıdır. Hesap yöntemi ile alakalı bilgi vermek gerekirse yapılan işlem adımlarını kısaca şu şekilde özetlemek mümkündür. Yapı modeli oluşturulduktan sonra yapı deprem etkisi altında analize tabi tutulup her bir betonarme taşıyıcı sistem elemanının kritik kesitlerindeki beton ve çelik malzemesinin şekil değiştirmeleri, deprem yönetmeliğince belirlenen hasar sınırları ile karşılaştırılarak yapının deprem performansı belirlenmektedir. Bu işlem 22 deprem seti için tekrarlanmaktadır. Sonuçlar arasından en elverişsizi seçilerek hasar tespiti yapılmakta ve bina performansı tespit edilmektedir. ZTADOH yönteminin harcanan zaman ve bilgisayar kapasitesi bakımından uygulanabilir hala getirmek ve analiz sonuçlarının yorumlanmasını kolaylaştırmak amacıyla istatistik biliminden yararlanılmaktadır. İncelenen bina taşıyıcı sistemleri benzer özelliklerine göre gruplandırıldıklarında aynı örneklem içerisinde yer alan binalar yeterli sayıda deprem yer hareketine maruz bırakıldıklarında alınan sonuçlar bir araya getirildiğinde verilerin dağılımının Standart Normal Dağılım ile yüksek korelasyon gösterdiği anlaşılmaktadır. Bu benzerlik göz önünde bulundurulduğunda yapının ilgili deprem parametresi altında ne kadar olasılıkla hangi hasar seviyesinde bulunabileceği hakkında çıkarımda bulunulabilir. İlgili dağılım fonksiyonları Hasar Görebilirlik (Kırılganlık) Eğrileri şeklinde literatürde yer almıştır. İncelenen mevcut yüksek yapının TBDY 2018 yönetmeliğince deprem performansı belirlenmiş ve değerlendirilmiştir. Yedi bölümden oluşan yüksek lisans tezinin birinci bölümü olan giriş kısmında çalışmanın önemi, konusu, amacı ve kapsamına ek olarak literatür özetine yer verilmiştir. İkinci bölümde yüksek bina performans değerlendirmesi konusu üzerinde durulmuştur. Kapasite tasarım yaklaşımı ve performansa dayalı tasarım yaklaşımı özetlenmiş, doğrusal olmayan hesap yöntemi anlatılmıştır. Deprem düzeylerinden bahsedilmiş ve deprem tasarım spektrumları tanımlanmıştır. Bu bölümde son olarak TBDY 2018'e göre yüksek binalar için tanımlanan performans düzeyleri ve hedefleri açıklanmıştır. Üçüncü bölümde mevcut bir betonarme yüksek binanın analiz modelinin oluşturulması konusu işlenmiştir. Yapı genel bilgileri verilmiş, modelleme ve çözümlemede kullanılan yaklaşımlardan söz edilmiştir. Yük tanımlamaları ve malzeme modelleri açıklanmıştır. Tasarıma esas perde, kolon ve kiriş kesitleri tespit edilmiş, betonarme kesitlerin çevrimsel (histeretik) davranışı irdelenmiştir. Plastik mafsal tanımları açıklanmış, kiriş, kolon ve perdelerde plastik mafsal tanımlamalarının analiz programına tanıtılması gösterilmiştir. Taşıyıcı sistem elemanlarının yönetmelikçe tanımlanan hasar sınırları belirlenmiştir. Çok serbestlik dereceli taşıyıcı sistemlerin dinamik çözümü üzerinde durulmuş ve çalışmada kullanılacak programlar ve programların kullanım esasları açıklanmıştır. Dördüncü bölümde deprem kayıtlarının seçimi üzerinde durulmuş seçilen kayıtların özelliklerinden bahsedilmiştir. Deprem kayıtları ham veri olarak elde edilmesinden dolayı temel çizgisi düzeltmesi ve filtreleme işlemine tabi tutulmasının ardından filtrelenmiş kayıtlar bölgesel deprem tasarım spektrumunun (Hedef Spektrum) ilgili periyot aralığında ölçeklenerek analizlerde kullanılabilir hale getirilmesi açıklanmıştır. Beşinci bölümde mevcut betonarme yüksek binanın zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizi gerçekleştirilmiş ve yapım aşamaları açıklamıştır. Altıncı bölümde analiz sonuçları değerlendirilmiştir. Göreli kat ötelemeleri kontrol edilmiş, yapısal elemanların hasar durumları incelenerek yapının deprem performansı belirlenmiştir. Yedinci ve son bölümde yapısal analiz sonuçları değerlendirilmiş, çalışma sonucunda yapılabilecek çıkarımlar derlenmiştir. Benzer yapısal tasarım ve analiz konuları ile alakalı gelecekte yapılması muhtemel çalışmalar için öneri ve tavsiyeler sıralanmıştır.