Prefabrik betonarme endüstri yapısının zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi ile deprem performansının belirlenmesi

Abstract

Ülkemizde geçmişte ve yakın dönemde büyük depremler gerçekleşmiştir. Bunun başlıca sebebi ülkemizin birçok fay hattının üzerinde bulunmasıdır. Türkiye'de Kuzey Anadolu Fay Hattı, Doğu Anadolu Fay Hattı ve Batı Anadolu Fay Hattı olmak üzere 3 büyük fay hattı bulunmaktadır. Bu fay hatlarının fazlalığı sebebiyle, ülkemizde yapılan yapılarda deprem güvenliği çok önem arz etmektedir. Meydana gelebilecek depremlerde en az can ve mal kaybıyla kurtulmak için doğru hesaplamalar ve bu hesaplamalar uygun bir şekilde uygulamanın yapılması gerekmektedir. Hesaplamaların belli standartlarda olması gerektiği için, ülkeler tarafından yönetmelikler oluşturulmaktadır. Bu yönetmelikler ilgili ülkenin zemin koşulları ve depremselliklerine göre farklılıklar gösterebilir. Ülkemizde de geçmişten günümüze birçok farklı yönetmelik yürürlüğe girmiştir. Yönetmelikler gelişen teknoloji, yeni hesaplama yöntemleri ve yeni malzeme türlerindeki gelişmeler sonucunda dönem dönem gelişerek veya değişerek günümüze kadar gelmiştir. Türkiye'de güncel olarak 2018 yılına kadar hazırlanan ve 2019 yılında yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği kullanılmaktadır. Yeni yapılacak binaların yanında, eskiden yapılmış mevcut binaların da gün geçtikçe değişen ve gelişen, teknoloji ve bilimsel çalışmalar ışığında ortaya çıkan deprem yönetmeliklerine uygun olması gerekmektedir. Bu sebeple mevcut yapıların güncel deprem yönetmeliğine uygunluğu kontrol edilmek amacıyla bu yapıların deprem performans analizi yapılabilmektedir. Mevcut yapıdan alınan malzeme ve taşıyıcı sistem bilgileri ışığında yapılan analizler sonucunda yapının kullanıma uygun olduğu veya güçlendirme gerektirdiği belirlenebilmektedir. Deprem performansının belirlenmesinde TBDY 2018 yönetmeliğinde belirtilen yöntemler bulunmaktadır. Doğrusal ve doğrusal olmayan yöntemlerle bina performansı belirlenebilmektedir. Fakat günümüzde doğrusal hesap yerine gerçeğe daha yakın, şekil değiştirmeye dayalı doğrusal olmayan hesap tercih edilmektedir. Bu tez kapsamında mevcut prefabrik betonarme bir yapının zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizi ile deprem performansı belirlenmiştir. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizin uygulanmasında TBDY 2018'de bulunan esaslara uyulmuştur. Elde edilen sonuçlar ile yine TBDY 2018'de bulunan performans hedefleri doğrultusunda güçlendirme gerekliliği hakkında yorum yapılmıştır. Çalışma toplam beş ana bölümden oluşmaktadır. Bu bölümler; yapı sistemlerinin doğrusal olmayan davranışı hakkında bilgilendirme, mevcut yapının özelliklerinin belirlenmesi, mevcut yapının performansının belirlenmesi ve sonuç bölümleridir. Tezin giriş bölümünde genel bir bilgilendirme ile tezin konusu ve amacı hakkında bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde, yapılardaki doğrusal olmayan davranış incelenmiştir. Bu bölüm dört başlıkta incelenmiştir. İlk olarak doğrusal olmayan hesap yöntemlerine giriş olarak genel bilgilendirilme yapılmıştır. Daha sonra ikinci başlıkta, yapı sistemlerinin doğrusal olmama nedenleri açıklanmıştır. Üçüncü başlıkta doğrusal olmayan davranış modelleri tanıtılıp plastik mafsal teoremi açıklanmıştır. Son başlıkta ise doğrusal olmayan davranışı göz önünde bulunduran doğrusal olmayan hesap yöntemleri hakkında bilgilendirilme yapılmış ve bu tez çalışmasında kullanılan yöntem belirtilmiştir. Üçüncü bölümde, tez kapsamında analizi gerçekleştirilen yapı hakkında bilgilendirme yapılmıştır. Bu bilgilendirme iki başlıkta yapılmıştır. İlk başlıkta, yapının taşıyıcı sistemi, yapısal elemanların boyutları ve donatı bilgileri verilmiştir. Kullanılan beton ve çelik malzemelerin mekanik özellikleri mevcut binadan alınan numune sonuçlarına göre hesaplanarak detaylıca açıklanmıştır. Ayrıca yapının maruz kaldığı düşey yükleme durumu ve yapının bulunduğu zemine ait zemin sınıfı Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre belirlenerek açıklanmıştır. İkinci başlıkta ise mevcut yapının bulunduğu enlem, boylam ve kat yüksekliği gibi genel özellikleri aktarılarak bu özellikler yardımıyla Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre sınıflandırılması anlatılmıştır. Bu sınıflandırılmaya göre mevcut binanın performans hedefleri belirlenmiştir. Dördüncü bölüm, mevcut yapının performansının belirlenmesine ayrılmıştır. Altı başlıkta incelenmiştir. İlk başlıkta yapının SAP2000 yapısal analiz programında üç boyutlu modellenmesi anlatılmıştır. Bu modelleme sırasında yapıda tespit edilen malzemelerin mekanik özelliklerinin, yapının maruz kaldığı düşey yükleme durumunun, deprem anında öngörülen etkin kesit rijitliklerinin ve elemanlara atanacak olan plastik mafsal özelliklerinin programda nasıl tanımlandığı detaylıca açıklanmıştır. İkinci alt başlıkta zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz için kullanılan depremlerin seçilmesi ve bu seçilen depremlerin ölçeklendirilmesinin TBDY 2018'e uygun olacak şekilde nasıl hesaplandığı ve hesaplamalara ait sonuçlar açıklanmıştır. Üçüncü alt başlıkta, elde edilen ölçeklendirilmiş deprem ivme verilerinin zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizde kullanılması için deprem yükleri olarak analiz programına tanımlanması anlatılmıştır. Dördüncü başlıkta yönetmelikte bulunan hasar durumları ve bu hasar durumlarına ait kesit hasar sınırları hakkında bilgi verilip, mevcut yapıda bulunan taşıyıcı elemanlar için bu hasar durumlarına ait hasar sınırlarının hesaplanması anlatılmıştır. Beşinci başlıkta analiz sonuçları verilmiştir. Elde edilen veriler ışığında kesitlerde meydana gelebileceği öngörülen yer değiştirmeler ve iç kuvvetler, hasar sınırları ve iç kuvvet kapasiteleri ile kıyaslamalar yapılarak elemanların kesit hasar bölgeleri belirlenmiştir. Son başlıkta ise elemanların hasar bölgeleri bilgilerinden yararlanılarak yapının deprem performans değerlendirilmesi TBDY 2018'e göre belirlenmiştir. Beşinci ve son bölümde ise elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmede bina performans hedefi ile analizler sonucunda elde edilen mevcut binanın performans düzeyi kıyaslanmıştır. Bu kıyaslama sonucuna göre yapının güçlendirme gerekliliği hakkında yorum yapılmıştır. Doğrusal olmayan analiz için seçilip ölçeklendirilen deprem ivme kayıtlarına ait elde edilen davranış spektrumları ekler bölümünde paylaşılmıştır.