Çelik Levha Perdeli Sistemler (çlps)’nin Birinci Elastik Titreşim Periyotlarının Hesabı Ve Deprem Yükleri Altında Kapasite Tasarımı İçin Bir Ardışık Yaklaşım Yöntemi

Abstract

Yapıların eşdeğer deprem yükü yöntemine göre deprem hesabında birinci elastik titreşim periyodu (T1) için önerilen ampirik bağıntıların kullanımına gereksinim vardır. Bu bağlamda, deprem yüklerinin karşılanmasında oldukça etkin olarak kullanılan çelik çerçevelerin (moment aktaran çerçeveler), çaprazlı çelik çerçevelerin (merkezi ya da dışmerkez) ve son zamanlarda yönetmeliklere girerek kullanılmaya başlanan çelik levha perdeli sistemlerin (ÇLPS) birinci elastik titreşim periyotlarının (T1) yaklaşık olarak hesabı önem kazanmaktadır. Bu amaçla çalışmanın ilk ana bölümünde literatürde var olan ampirik bağıntılar taranmış ve çalışmanın ilerleyen bölümlerinde ÇLPS için seçilen örneklerden yeni bir bağıntı önerilmiştir. Çalışmanın ikinci ana bölümü ise ÇLPS’nin deprem yükleri altında kapasite tasarımı için önerilen bir ardışık yaklaşım yönteminin tanıtımına ayrılmış, çok katlı yapılarda tasarımı hızlandıran ve bu yönteme dayanan basitleştirilmiş bir yol önerilmiştir. Çalışma altı ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, çalışmayı motive eden etkenler, çalışmanın amacı ve kapsamı açıklanmıştır. İkinci bölüm genel anlamda literatür çalışmasına ayrılmış olup çelik yapıların birinci elastik titreşim periyotlarının (T1) hesabı için önerilen ampirik bağıntılara yer verilmiştir. Bunun yanında, ÇLPS’nin genel özellikleri, uygulanma olanakları ve performanslarının arttırılması üzerinde durulmuştur. Üçüncü bölümde, birinci elastik titreşim periyodunu veren ampirik bağıntıların dayandığı varsayım ve esaslar açıklanmış dünya yönetmeliklerinde önerilen bağıntılar karşılaştırılmalı olarak sunulmuştur. ÇLPS üzerine yapılan araştırmalar hakkında detaylı bilgi dördüncü bölümde ele alınmıştır. Bu sistemlerin tarihçesi, genel özellikleri, deprem yükleri altındaki davranışı ile (T1) değeri incelenmiş olup, üstünlük ve sakıncaları sıralanmıştır. Hesaba yönelik olarak lineer elastik hesap ile kapasite tasarımının birlikte kullanıldığı yöntem (LE+KT), indirekt kapasite yöntemi (IKT), nonlineer hesap yöntemi (statik itme analizi) ve önerilen yöntem (ÖY) açıklanmıştır. Ayrıca, ÇLPS’nin deprem performansının arttırılmasına yönelik çözümler üzerinde de durulmuştur. Beşinci bölümde, ÇLPS ile ilgili olarak seçilen bina gruplarında sayısal incelemeler yapılmış ve sonuçları verilmiştir. 4, 5, 6 ve 8 katlı düzlem modeller üzerinde önerilen yönteme dayanan ardışık yaklaşım yöntemi (ÖY+AYY) uygulanmış, elde edilen sonuçlar çizelge ve diyagramlarda sunulmuştur. Bu sonuçlar ışığında, çok katlı ÇLPS’li yapıların hesabını kısaltacak bir yol olan Önerilen Yönteme Dayanan Kısaltılmış Yöntem (ÖY+KY) ile ÇLPS’li sistemlerin (T1) değerlerine yönelik yeni bir ampirik bağıntı da önerilmiştir. Çalışmanın son bölümünde (altıncı bölüm), ulaşılan genel sonuçlara yer verilmiştir. Buna ek olarak ileride bu konu üzerinde yapılabilecek çalışmalardan da söz edilmiştir.

Empirical formulas proposed for the first elastic vibration period of structures (i.e. fundamental period) (T1) are required to analyze structures according to the equivalent lateral force procedure. For this purpose, calculation of the (T1) value is of importance for structures such as steel moment frames, braced frames, Steel Plate Shear Wall (SPSW) systems, which have been used recently in building applications and included in the seismic specifications. In the first main section of this thesis, the empirical formulas proposed for the (T1) value were investigated and a new empirical formula was proposed according to the results obtained from SPSW models developed in this study. In the second main section, Successive Iteration Method based on the Proposed Method (PM+SIM) which is used for capacity design of SPSW under earthquake loads, was reviewed and an alternative way, named Quick Method based on the Proposed Method (PM+QM) was proposed. This study includes six main sections. In the first section, the factors for motivation, the aim and content of the study were explained. In section 2, a literature review related to the study was carried out. Empirical formulas for (T1) value of steel structures proposed in the various seismic specifications were evaluated. In addition, general properties of SPSW and the empirical formulas proposed for their (T1) value were also mentioned and several proposed solutions to improve the seismic performance of SPSW were explained. Third section is devoted to the importance of (T1) and its derivation under several assumptions. Further studies about SPSW systems are introduced in the fourth section. Historical background, general properties, behavior during earthquakes, (T1) values are covered, and their advantages and disadvantages are listed. Design methods given in the American and Canadian specifications for SPSW such as Combined Linear Elastic Computer Programs and Capacity Design (LE+CD), Indirect Capacity Design (ICD), Nonlineer Analysis (Pushover Anaysis) and the Proposed Method (PM) were explained in detail. Additionally, the proposed solutions to improve the performance of SPSW are given. In the fifth section, numerical analyses on the selected building group composed of SPSW are done. A Successive Iteration Method based on the Proposed Method (PM+SIM) was performed on 4, 5, 6 and 8-story plane steel frame models and the results attained are given in tables. By using these results, a Quick Method based on Proposed Method (PM+QM) and a new empirical formula for the (T1) value of SPSW are proposed. In the last section, general results obtained from this study are given, and several potential research topics, which could be followed in the future, are recommended.