merkezi ve dış merkezli Çaprazlarla güçlendirilen Çelik binaların doğrusal olmayan...

16
 TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008) TEKNOLOJ  MERKEZ VE DI MERKEZ ÇAPRAZLARLA GÜÇLENDRLEN ÇELK BNALARIN DORUSAL OLMAYAN DAVRANI I Armaan KORKMAZ Zeki AY Devran ÇELK Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi,  naat Mühendislii Bölümü, Çünür, Isparta, Türkiye Özet Yaanan depremlerinin ardından, mevcut binaların deprem güvenliklerinin belirlenmesi ve yeterli deprem güvenliine sahip olmayan binaların güçlendirilmesi amacıyla pratik uygulamalar geli tirilmitir. Türkiye’de meydana gelen depremlerde mevcut binalar oldukça kötü bir performans sergilemi tir. Bu nedenle olası bir deprem için mevcut binalar büyük risk ta ımaktadır. Mevcut çelik binaların güçlendirilmesiyle ilgili olarak farklı uygulamalar mevcuttur, Bu uygulamalardan en yaygın olanı çaprazlar kullanılarak binaların deprem dayanımlarının arttırılmasıdır. Çaprazlar, binalarda merkezi ve dı  merkezi olarak uygulanabilmektedir. Bu çalımada farklı merkezi ve dı merkezi çaprazlı çelik bina modelleri ele alınmı  ve bu modeller ile çaprazlı çelik binaların, dorusal olmayan deprem davranılarının incelenmesi amaçlanmı tır. Bu amaçla, altı katlı, çelik çaprazlı 7 merkezi, 5 dı  merkezi toplam 12 ayrı model üzerinde çalı ılmıtır. Çalımaya esas alınan modellerin birinci deprem bölgesinde, Z4 yerel zemin sınıfında yer aldı ı kabul edilmi tir. Binalar boyutlandırıldıktan sonra elastik ötesi davranı larının incelenmesi amacıyla, do rusal olmayan statik itme analizleri yapılmıtır. Böylelikle çaprazların farklı ekillerde yerletirilmesi sonucu elde edilen farklı davranılar karılatırılmıtır. Merkezi ve dı  merkezi çaprazların etkileri de elde edilen analiz sonuçları dorultusunda birbirleriyle karılatırılmıtır. Sonuçlar grafikler ve tablolar halinde sunulmu tur. Anahtar Kelimeler: Merkezi ve Dı  Merkezi Çaprazlı Çelik Binalar, Do rusal Olmayan Davranı NONLINEAR BEHAVIOR of CONCENTRIC and ECCENTRIC BRACED STEEL BUILDING TYPE STRUCTURES Abstract After recently experienced earthquakes so many different applications in practice have been realized for strengthening of existing building type structures. Most of existing building type of str uctures performed very low capacity during previous earthquakes in Turkey. Therefore, existing structure stock has high damage potential for any possible future earthquake. There are so many different types of applications for strengthening of steel structures. Bracing is one of the common ways for strengthening of steel structures. Concentric or eccentric applications are common in bracing. In the present study, different type of braced steel structures are considered and 6-story 12 different type as 7 Concentric and 5 eccentric bracing models are established for nonlinear structural analysis as pushover analysis. These models are defined as at the fist earthquake zone and at the Z4 soil classification. After these models are dimensioned, nonlinear structural analysis is realized as push over analysis. Structural displacement and lateral capacity of the selected buildings are controlled and compared. Concentric and eccentric braced steel buildings are compared according to obtained results. Results are given in graphs and tables. Key Words: Concentric and Eccentric Braced Steel Structures, Nonlinear Pushover Analysis

Upload: fatih-celiker

Post on 06-Jul-2018

237 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 1/16

 

TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008)TEKNOLOJ 

MERKEZ VE DI MERKEZ ÇAPRAZLARLA GÜÇLENDRLEN ÇELK BNALARINDORUSAL OLMAYAN DAVRANII

Armaan KORKMAZ Zeki AY Devran ÇELKSüleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, naat Mühendislii Bölümü, Çünür, Isparta, Türkiye

Özet

Yaanan depremlerinin ardından, mevcut binaların deprem güvenliklerinin belirlenmesi ve yeterli depremgüvenliine sahip olmayan binaların güçlendirilmesi amacıyla pratik uygulamalar gelitirilmitir. Türkiye’demeydana gelen depremlerde mevcut binalar oldukça kötü bir performans sergilemitir. Bu nedenle olası birdeprem için mevcut binalar büyük risk taımaktadır. Mevcut çelik binaların güçlendirilmesiyle ilgili olarakfarklı uygulamalar mevcuttur, Bu uygulamalardan en yaygın olanı çaprazlar kullanılarak binaların depremdayanımlarının arttırılmasıdır. Çaprazlar, binalarda merkezi ve dı merkezi olarak uygulanabilmektedir. Buçalımada farklı merkezi ve dı merkezi çaprazlı çelik bina modelleri ele alınmı ve bu modeller ile çaprazlıçelik binaların, dorusal olmayan deprem davranılarının incelenmesi amaçlanmıtır. Bu amaçla, altı katlı,çelik çaprazlı 7 merkezi, 5 dı merkezi toplam 12 ayrı model üzerinde çalıılmıtır. Çalımaya esas alınanmodellerin birinci deprem bölgesinde, Z4 yerel zemin sınıfında yer aldıı kabul edilmitir. Binalarboyutlandırıldıktan sonra elastik ötesi davranılarının incelenmesi amacıyla, dorusal olmayan statik itmeanalizleri yapılmıtır. Böylelikle çaprazların farklı ekillerde yerletirilmesi sonucu elde edilen farklı

davranılar karılatırılmıtır. Merkezi ve dı  merkezi çaprazların etkileri de elde edilen analiz sonuçlarıdorultusunda birbirleriyle karılatırılmıtır. Sonuçlar grafikler ve tablolar halinde sunulmutur.

Anahtar Kelimeler: Merkezi ve Dı Merkezi Çaprazlı Çelik Binalar, Dorusal Olmayan Davranı 

NONLINEAR BEHAVIOR of CONCENTRIC and ECCENTRIC BRACED STEEL BUILDINGTYPE STRUCTURES

Abstract

After recently experienced earthquakes so many different applications in practice have been realized forstrengthening of existing building type structures. Most of existing building type of structures performed verylow capacity during previous earthquakes in Turkey. Therefore, existing structure stock has high damage

potential for any possible future earthquake. There are so many different types of applications forstrengthening of steel structures. Bracing is one of the common ways for strengthening of steel structures.Concentric or eccentric applications are common in bracing. In the present study, different type of bracedsteel structures are considered and 6-story 12 different type as 7 Concentric and 5 eccentric bracing modelsare established for nonlinear structural analysis as pushover analysis. These models are defined as at the fistearthquake zone and at the Z4 soil classification. After these models are dimensioned, nonlinear structuralanalysis is realized as push over analysis. Structural displacement and lateral capacity of the selectedbuildings are controlled and compared. Concentric and eccentric braced steel buildings are comparedaccording to obtained results. Results are given in graphs and tables.

Key Words: Concentric and Eccentric Braced Steel Structures, Nonlinear Pushover Analysis

Page 2: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 2/16

  Merkezi ve Dı Merkezi Çaplarla Güçlendirilen Çelik Binaların Dorusal Olmayan Davranıı212

1. Giri 

Yer deitirmeye balı performans kriterlerini esas alan deerlendirme yöntemleri, son yıllarda AmerikaBirleik Devletlerinin deprem bölgelerindeki mevcut binaların deprem güvenliklerinin daha gerçekçi birekilde belirlenmesi amacıyla gelitirilmitir. Amerika Birleik Devletlerinde, 1989 Loma Prieta ve 1994

Northridge depremlerinin neden olduu büyük hasar, yer deitirmelere ve ekil deitirmelere balı olaraktanımlanan daha gerçekçi performans kriterlerini esas alan yöntemlerin gelitirilmesi gereksiniminidourmutur. Bu gereksinimi karılamak amacıyla, Applied Technology Council (ATC) tarafından veFederal Emergency Manegament Agency (FEMA) tarafından çeitli raporlar yayınlanmıtır [1–4]. Buorganizasyonların yanında, Building Seismic Safety Council, American Society of Civil Engineers veEarthquake Engineering Research Center of University of California, Berkeley tarafından yürütülen dierprojelerde bu alandaki aratırmalara katkı salamaktadır. Dier taraftan Avrupa birlii standartları arasındabulunan Eurocode standardında da mevcut binaların deprem performanslarının belirlenmesine yönelikaratırmaların sonuçlarını içeren yaklaımlar yer almaktadır. Ülkemizde, özellikle 1999 Adapazarı, Kocaelive Düzce depremlerinin ardından, mevcut binaların deprem güvenliklerinin belirlenmesi ve yeterli depremgüvenliine sahip olmayan binaların güçlendirilmesi amacıyla pratik uygulamalar yapılmaktadır [5]. 2007yılında deprem yönetmeliine mevcut binaların deprem güvenliklerinin belirlenmesi ile ilgili bir bölümeklenmesi, yönetmeliin dier bölümlerinin de güncelletirilmesi çalımaları tamamlanarak yeni Türk

Deprem Yönetmelii (TDY2007) yayınlanmıtır [6].

Günümüze kadar binaların dorusal olmayan davranılarının incelenmesi konusunda Freeman, BommerElnashai, Mahaney, Moehle, Gülkan, Sözen, Shibita, Kunnath, Reinhorn, Chopra ve Goel gibi bilimadamlarının performansa dayalı tasarım yöntemlerini gelitirilmesinde çok büyük katkıları olmutur. ATC40,FEMA273, FEMA356, FEMA440 gibi binaların sismik tasarımıyla ilgili yeni yönetmeliklerde binalarınperformansa balı yöntemlerle analizleri detaylı bir ekilde verilmitir [1–4].

Chopra, çalımasında, ATC ve FEMA dokümanlarında verilen, elastik ötesi olarak deforme olması beklenenbir binaya uygulanan yer deitirme etkilerini belirlemek için basitletirilmi  dorusal olmayan analizyöntemlerini incelemitir. Bu dokümanlardaki dorusal olmayan statik yöntem kapasite spektrum yönteminedayanan birkaç yaklaım gerektirir. tme analizi için yanal kuvvet daılımı ve kapasite diyagramına göre busonuçların deiimi yalnızca elastik sistemin temel titreim moduna dayanır. Elastik ötesi tek serbestlik

dereceli bir sistemin depremden kaynaklanan deformasyonlarını dinamik analiz ile belirlemek yerine e deerdorusal bir sistemin ardıık olarak belirlenmektedir [2-4, 10].

Fajfar, binaların sismik analizi için basit dorusal olmayan bir yöntem sunmutur. Yöntemde, tek serbestlikdereceli bir sistemin spektrum analizi ile çok serbestlik dereceli bir sistemin statik itme   analizinibirletirmitir. Yöntem, sismik davranıın temel özellikleri göz önünde tutarak, görsel yoruma imkan verecekekilde ivme-yer deitirme formatında formüle edilmitir. Bu çalıma, kapasite spektrum yöntemindenönemli bir fark göstermitir [11].

Ghobarah, çalımasında, basit fakat etkili yer deitirmelere dayalı sismik tasarım yöntemi sunmutur. Buyöntem, elastik ötesi etki spektrumu için Newmark-Hall indirgeme faktörleri kullanılarak kapasite spektrumyönteminden elde edilen formüllere balıdır. Bu formüllerdeki, rijitlik ve hedef yer deitirmeler arasındaki,düktilite ve dayanım etkileri arasındaki kapalı iliki, açık bir ekilde gösterilmitir. Çok yönlü performans

hedefleri böyle bir ön tasarım yönteminde kolaylıkla göz önünde bulundurulabilir. Tek serbestlik derecelisistemler için önerilen yöntem, kapasite spektrum yöntemine balı Newmark- Hall faktörleri kullanılarakADRS format spektrumdan türetilen bazı basitletirilmi formülasyonlara balıdır [12].

Medhaker, çalımasında, depreme dayanıklı bina tasarımı ile ilgili standartlarda kullanılan spektral ivmeyedayalı tasarım yöntemlerinin kavramsal temelleri tekrar gözden geçirilmi  ve tartıılmıtır. Tasarımyöntemleri için temel olarak yer deitirmeler kullanan bir alternatif yöntem sunmutur. Yöntemde, burulmaetkileri de dikkate alınarak, elastik ve elastik ötesi sismik tasarım için kavramsal temellerin, tek ve çokserbestlik dereceli binalara uygulaması gözden geçirilmitir. Yazara göre, bu makale çelik binaların sismiktasarımı için yer deitirmelere dayalı yöntemin ilk uygulamasıdır [13].

Medhaker, çalımasında, yanal yük dayanımlı sistem olarak oluturulan orta merkezli çaprazlara sahip 2 ve 8katlı çelik binaların sismik tasarımı için yer deitirmelere dayalı sismik tasarım yöntemi uygulanmıtır.

Yazara göre bu çalıma, çelik binaların yer deitirmelere dayalı sismik tasarımda yöntemin ilk

Page 3: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 3/16

 TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008) 213

uygulamasıdır. Dorusal olmayan statik ve dinamik time- history analizler, sismik davranıı hesaplamak içinkullanılmıtır [14].

Mahim, çalımasında, 1995 Hyogo-ken Nanbu, 1994 Northridge ve 1989 Lomo Prieta depremleri esnasındakaynaklı birleimli moment dayanımlı çelik çerçeve binalar için beklenmeyen hasarları deerlendirmek

amacıyla önemli aratırmalar yapıldıını belirtmektedir. FEMA (Federal Emergency Management Agency) 6yıllık büyük bir program sonucunda, aratırma bulgularını yorumlamı  ve sentezlemi, yeni çelik momentçerçeve binaların tasarım ve inası için maliyet etkileri, uygulamaya yönelik ve güvenilir geliimi için ilavearatırmalara rehberlik etmitir. Bu rapor, bu aratırma programının batanbaa organizasyon ve yönetimi,rehber gelitirme eitim ve emsal deerlendirme, üstelenilen aratırmanın kapsamı ve genel organizasyonuve gelitirilen rehberlerin içeriini gözden geçirmitir [15]

Moghaddam ve Hajirasouliha çalımalarında, merkezi çaprazlı çelik çerçevelerin sismik deformasyontaleplerini tahmin etmek için pushover analizin kullanılabilirliliini aratırmıtır. Pushover analizingüvenilirliini, 5,10 ve 15 katlı çerçeveler üzerine dorusal olmayan dinamik analiz yaparak dorulamıtır.Analizlerde, 15 yapay deprem kaydı kullanmılardır. Önceden belirlenmi  yanal yük ekilli, pushoveranalizin katlar arası ötelenme için tartıılabilir kesin olmayan tahminler verdii görülmütür. Yazarlar, bueksikliin üstesinden gelmek amacıyla merkezi çaprazlı çerçevelerin sismik davranıını tahmin etmek için

basitletirilmi analitik bir model sunmulardır [16].

Berman ve Bruneau, çalımalarında, balantı kiri, elemanın yanal burkulma yönünden güçlendirilmemi dımerkez çaprazlı çerçeve, kutu kesitli elemanlardan oluan çerçeve önce deneysel ve sonrasında analitikincelenmitir. Çalımada, sadece kesitler göz önüne alınarak, farklı gövde ve balık akma dayanımına vekalınlıına sahip genel kutu kesitler için plastik kesme ve moment dayanımları çıkartılmıtır.  Denklemler,balık ve gövde burkulmasını engellemek için minimum gövde rijitletirme mesafesi ve maksimum balıkkalınlıı için çıkarılmıtır. Balantı kirii, güvenli ekilde kaynaklanmı, farklı kalınlıklı gövde ve balıınbirlemesiyle oluan bir kutu kesite sahiptir. Deneysel sonuçlar, balantı elemanında dayanım açısındanöncelikli problemin balık kırılması olduunu göstermitir. Geni balıklı balantı kirii, 0.15 rad. dönmeyeulamıtır [17].

Yang, yüksek sismik aktiviteli bölgelerde sıklıkla kullanılan merkezi berkitilmi çelik çerçevelerin düzensiz

daılan düey yükleme koulları altında berkitme elamanlarında oluacak burkulmaya balı sistemdavranıının yeterli olmadıı belirtilmitir. Bu amaçla makalede merkezi berkitilmi çelik çerçevelerin sismikperformansını artırmak amacıya farklı tasarım geometrisine sahip çerçeveler oluturulmu hem deneysel hemde analitik olarak analiz edilmitir [18].

Chao ve Goel, çalımalarında, son zamanlarda gelitirilen enerjiye dayalı plastik tasarım metodolojisi üzerinebir özet çalımanın bazı sonuçları sunmulardır. Metodoloji, Histeris döngüleri “pinched”(daralan) bir durumsergileyen, burkulması sınırlanmamı merkezi çaprazlı çerçeveler üzerine uygulamıtır. Metot orijinal olarakgelitirilmitir ve moment aktaran çerçeveler ve son zamanlarda dı  merkez çarpalı çerçeveler (EBF) veSTMF’(özel kafes moment çerçeve) için baarıyla uygulanmıtır. Tasarım kavramı, performans sınırdurumları olarak akma mekanizması ve önceden seçilen hedef ötelenmeleri kullanmaktadır. Tasarım yanalkuvvetleri, enerji denklemleri kullanılarak türetilir. Denklemde, hedef ötelenmeye kadar binayı itmek içingereken enerji, seçilen bir elastik tasarım spektrasından elde edilen elastik girdi enerjinin kırılması olarak

hesaplanır. stenen davranı  ve akma mekanizmasına ulaması amacıyla, çerçeve elemanlarınıdetaylandırmak için daha sonra plastik tasarım yapılmıtır. Önerilen yöntemle örnek çerçeveye uygulanandinamik analizden elde edilen sonuçlar, çerçevenin istenen tüm performans amaçlarını gerçekletirdiinigöstermitir [19].

Sunulan çalımada, farklı merkezi ve dı  merkezi çaprazlı çelik bina modelleri, 2007 Türk DepremYönetmelii esas alınarak tasarlanmı ve bu modeller ile ülkemizde üretilen çelik ürünler kullanılarak inaaedilen çaprazlı çelik binaların, dorusal olmayan deprem davranılarının incelenmesi amaçlanmıtır. Buamaçla, altı katlı, farklı çelik çaprazlı 7 merkezi, 5 dı merkezi toplam 12 ayrı model üzerinde çalıılmıtır.Çalımaya esas alınan modeller öncelikle Edeer Statik Deprem Yükü Yöntemi kullanılarak, birinci deprembölgesi, Z4 yerel zemin sınıfı için dorusal elastik analizleri yapılarak boyutlandırılmıtır [6–9]. Daha sonra,tüm modellerin elastik ötesi davranılarının incelenmesi amacıyla, Dorusal Olmayan Statik tme analizleriyapılmıtır. Bu analizlerde, her bir model için, taban kesme kuvveti (toplam edeer deprem yükü), tek

deprem bölgesi ve tek zemin sınıfına göre hesaplanmıtır. Taban kesme kuvveti hesabında çalımaya esasalınan binaların serbest titreim analizi yapılarak hesaplanan birinci mod doal titreim periyodu

Page 4: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 4/16

  Merkezi ve Dı Merkezi Çaplarla Güçlendirilen Çelik Binaların Dorusal Olmayan Davranıı214

kullanılmıtır. Bina aırlıkları, dorudan, kullanılan bilgisayar programı tarafından dorusal elastik analizsonuçlarında alınmıtır. Süneklik düzeyi merkezi çelik çaprazlı modeller için normal, dımerkezi çelik çaprazmodeller için süneklii yüksek alınmıtır. Her iki tip için taıyıcı sistem davranı katsayısı (R)=5 alınmıtır.Buna göre deprem yükü azaltma katsayısı (Ra (T)) hesaplanmıtır. Taban kesme kuvvetleri, kat aırlıkları verijitlekle orantılı olarak kat seviyesinde kolon uçlarına tekil kuvvetler olarak daıtılmıtır.

2. Materyal Metot

2.1. Merkezi ve Dı Merkezi Çaprazlı Çelik Binalar

Çaprazlı çelik bina sistemleri, yanal yükleri dorusal elastik bölgede kalarak taıyabilmesi amacıylagelitirilmitir. Bu tip çaprazlı sistemlerde çapraz elemanları X formunda yerlemi  olup, her bir çaprazelemanın narinlii oldukça yüksektir. Bu özellikteki çapraz elemanlar genellikle korniyer, yuvarlak çelikçubuk veya çelik lama elemanlarıdır. Her ne kadar bu tür sistemler deprem yüklerine kar ı koymak üzerekullanılmı  olsa da, bu elemanların inelastik çevrimsel cevapları yeterli deildir. Öte yandan I narinliiazaldıkça inelastik çevrimsel davranılar iyilemeye, yani enerji yutum kapasitesi artmaya balar. Bu tipsistemlerin, çaprazsız sistemlere göre oldukça büyük elastik yatay rijitlii vardır. Çapraz elamanları vebunların birleimleri, Çelik Çapraz elemanlarla güçlendirilmi  sistemlerin ana unsurlarını olutururlar.

Merkezi çaprazlı çerçeve sistemlerin yüksek yanal rijitlik kapasitesi sıradan çerçeve sitemlere göre dahafazladır [20, 21].

Dımerkez çaprazlı çerçeve sistemleri ise, yüksek elastik rijitlie, çevrimsel yatay yükler altında stabil birinelastik davranıla ve mükemmel bir düktilite ve enerji yutma kapasitesine sahiptir. Bu nedenle, yükseksismik aktivitesi olan bölgeler için oldukça uygun taıyıcı sistemlerdir. Yüksek yanal rijitlik kapasitesi, stabilenerji yutma kapasitesi ve düktillii, dımerkez çaprazlı çerçeve sistemlerin karakteristikleridir. Dımerkezçaprazlı çerçeve sistemlerin en belirgin özellii, çapraz elemanın en az bir ucunun, kirite link adınıverdiimiz bir parçayı oluturacak ekilde balanmasıdır. Dımerkez çaprazlı çerçeve sistemleri, çeitligeometrik formlarda oluturulabilir. Ancak, bunların süneklik düzeyi yüksek çelik çaprazlı çerçeveler olarakdeerlendirilmeleri için çapraz elemanların kiri-kolon birleim noktasından belirli bir uzunlukta eksantrikbir noktaya balanması gereklidir. Birleim noktası ile bu balantı arasındaki kiri parçası büyük plastik ekildeitirmeler yapabilmelidir. Bu fikrin altında yatan prensip, çapraz elemanların, deprem yükleri üzerine

çıkan dı  yükler halinde burkulmasını önlemektir. Böylece kolon-kiri  birleim noktası ile çapraz elemanarasında kalan kiri  parçasının plastik kayma ekil deitirmesi yapmasına imkân verilerek enerji yutmasısalanır. Link elemanın plastik ekil deitirmesini salayacak teorik yükü hesaplamak mümkündür. Buekilde, çapraz elemana etkiyecek eksenel yükün deerini bulmak mümkündür. Uygun ekilde tasarlanmı çaprazlı bir çerçeve sistem, rüzgâr ve deprem yüklerine karı koyacak kadar rijittir. Limit deprem yükdeerini aan yükler için ise oldukça düktil davranı  gösterir. Dımerkez çaprazlı çerçeveleri, sıradan rijitçerçeve sistemlerine yanal rijitlik açısından üstündür [22-24].

2.2. Basitletirilmi Dorusal Olmayan Analiz Yöntemleri

Binaların deprem etkileri altındaki performanslarının belirlenmesi amacıyla kullanılan basitletirilmi dorusal olmayan statik analiz yöntemleri, bina sistemlerinin yatay kuvvetler altındaki davranıını temsileden yatay kuvvet- yer deitirme (P-Delta) ilikisinin malzeme ve geometri deiimi bakımından dorusal

olmayan teoriye göre elde edilmesine ve bu ilikinin deerlendirilmesine dayanmaktadır. Kapasite erisi adıverilen bu eriden yararlanılarak, binanın zayıf ve yetersiz elemanları, bunların yerleri ve olası bölgesel veyatoptan göçme mekanizmaları belirlenmekte, ayrıca belirli bir deprem etkisi altında binadan beklenenperformans hedefinin gerçekleip gerçeklemeyecei kontrol edilebilmektedir [24, 25]. P-Delta etkileri,dorusal olmayan analizler yapılırken örnek binalar üzerinde sabit düey yükler ve aralarındaki oran sabitkalacak ekilde arttırılan deprem yükleri altında, malzeme ve geometri deiimleri bakımından dorusalolmayan teoriye (ikinci mertebe elasto-plastik teori) göre dikkate alınmı ve her bir çerçeve tipine ait kapasiteerileri elde edilmitir.

Dorusal olmayan statik analiz yöntemleri ile binanın performansının deerlendirilmesi genel olarak ikifarklı kriterde yapılabilmektedir. Dayanım bazlı deerlendirmeler adı verilen birinci tür deerlendirmede,binaya etkiyen yatay deprem yükleri yönetmeliklerde öngörülen seviyelere ulatıında, gerek dayanımgerekse de yer deitirme ve ekil deitirmeler bakımından binadan istenilen performans hedefinin salanıp

salanmadıı kontrol edilebilir. Yer deitirme ve ekil deitirme bazlı deerlendirmelerin esas alındıı

Page 5: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 5/16

 TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008) 215

yöntemlerde ise, belirli bir yatay deprem yükü daılımı için binadaki yer deitirme istemine ulaıldıındabinadan beklenen performans hedefinin salanıp salanmadıı kontrol edilmektedir [26]

2.3. Merkezi ve Dı Merkezi Çaprazlı Çelik Binaların Dorusal Olmayan Analizi

2.3.1.Çalımaya Esas Alınan Binalar Ve Özellikleri

Çalımaya esas alınan binalar geometri bakımından her iki düzlemde rijit, yatayda ve düeyde düzenli birçerçeve sisteme sahiptir. Modellerde aks aralıkları 6m alınmı olup “x” yönünde iki, “y” yönünde üç açıklıasahiptir. Tüm modeller altı katlı tasarlanmı ve kat yükseklikleri 3 m alınmıtır. Analizi yapılan modellerintamamı “y” düzleminde çelik çapraz elemanlarla desteklenmitir. Analizler farklı çapraz tipleri içingerçekletirilmitir. Kolon ve kirilerde I tipi çelik profiller kullanılmıtır. Uygulamada çapraz elemanlar içingenellikle kutu kesitli çelik profiller kullanılmasına ramen, bu çalımamızda dairesel boru tipi çelik profilseçilmitir. Analizlerde bina profillerinin malzeme özellikleri Türkiye’de kullanılan St37 çeliine aitmalzeme özellikleri kullanılmıtır. Çelik çerçeveyi oluturan elemanlar yönetmelikte belirtilen; SüneklikDüzeyi Yüksek Çerçevelerin boyutlandırılması uyulacak kurallar kapsamında ilk olarak kesit enkesitkoulları irdelenmitir. Bu durumda (TDY Madde 4.3.1.1). Süneklik düzeyi yüksek çerçevelerin kiri  vekolonlarında balık genilii/kalınlıı, gövde genilii/kalınlıı oranlarına ilikin TDY Tablo 4.3 de verilen

sınır deerler göz önünde bulundurulmu  ve kesitler kontrol edilmitir. Yönetmeliin tasarım kriterlerikapsamında ikinci sırada (TDY Madde 4.3.2). kolonların kirilerden güçlü olma koulu irdelenmitir. (TDYMadde 4.3.2.1). Çerçeve türü sistemlerde veya perdeli (çaprazlı)-çerçeveli sistemlerin çerçevelerinde, gözönüne alınan deprem dorultusunda her bir kolon-kiri düüm noktasına birleen kolonların eilme momentikapasiteleri toplamı, o düüm noktasına birleen kirilerin kolon yüzündeki eilme momenti kapasiteleritoplamının 1.1Da katından daha büyük olacaktır.” uyarınca dizayn edilmitir. Dımerkez olarakgüçlendirilmi  çelik çerçevelerin süneklik düzeyi yüksek berkitilmi  çelik çerçeveler olarakdeerlendirilebilmesi için, güçlendirme elemanları kiri kolon birleim noktasından belirli bir uzaklıkta, dı merkez bir noktaya balanmalı ve birleim noktası ile bu balantı arasındaki link elemanın büyük plastikdeformasyonlarına izin verilmelidir artından yola çıkılarak yine TDY2007’nın ilgili maddeleri göz önündebulundurulmutur. (TDY Madde 4.8.1.1) Süneklik düzeyi yüksek dımerkez çelik çaprazlı ba kirileri, dierkirileri, kolon ve çaprazlarında balık genilii/kalınlıı, gövde yükseklii/kalınlıı ve çap/kalınlıkoranlarında Tablo 4.3 deki koullara uyulmutur. (TDY Madde 4.8.1.2). Çaprazların narinlik oranı (çubuk

burkulma boyu/atalet yarıçapı) lS  E    σ   / 0,4  sınır deerine göre boyutlandırılmıtır. Ba kirii boyu (Madde

4.8.2.2.) kapsamında  p p p p V  M eV  M   /  / 0,1   ≤≤ formülü dikkate alınmı ve ba kirii boyu belirlenmitir [5].

Tüm modellerde, kat aırlıkları SAP2000 bilgisayar programı tarafından dorudan alınmı, hareketli yük ise2 kN/m olarak döemelere etkitilmitir [8]. Yine tüm modellerde, binaların serbest titreim analizleriSAP2000 bilgisayar programı ile yapılarak 1. mod doal titreim periyotları belirlenmi, Taıyıcı SistemDavranı  Katsayısı Çaprazların Merkezi Olması Durumu ve Çaprazların Dımerkez Olması Durumu için(R)=5 alınmıtır.

Katsayı seçimi yapılırken TDY2007’nin ilgili maddesi uyarınca Tablo 2.5’den merkezi ve dımerkezigüçlendirilmi  binalarda deprem yüklerinin çerçevelerle birlikte çelik çapraz elemanlarla karılandıısüneklik düzeyi normal sistemler için tanımlanmı  olan taıyıcı sistem davranı  katsayısı esas alınmıtır.

Dımerkez çaprazlı bina modelleri ise süneklik düzeyi yüksek kabul edilmi ancak merkezi tip güçlendirmeteknii ile aynı koullar altında bir kıyas düzlemi yakalayabilmek için bu modellerde de R=5 alınmıtır. Bunagöre edeer deprem yükü hesaplanarak kat aırlıkları ve yüksekliklerle orantılı olarak kat seviyelerine tekilkuvvetler olarak daıtılmıtır.

Dorusal olamayan analizler yapılırken kolonlarda eksenel yük ve moment (P-M2-M3) etkileri, kirilerde isekesme kuvveti ve moment (V2-M3) kuvvetleri mafsal koullarının belirlenmesinde kullanılmıtır. Çaprazelemanlarda ise sadece eksenel yük kapsamında mafsal koulları belirlenmitir. Analizlerde link eleman veçapraz elemanlar için performans kriterleri kesit özelliklerine balı olarak FEMA’dan belirlenmitir. [2–4].

Yapılan analizler sonucunda, her tip binanın, birinci deprem bölgesi ve Z4 yerel zemin sınıfı için, çelikçaprazlı binalarda, ilk plastik mafsal oluumundaki maksimum yer deitirmesi, deprem etkisi altındakibinanın maksimum yer deitirmesi, taban kesme kuvvetleri tablolar halinde, artımsal statik itme erileri

grafikler halinde verilmitir. Ayrıca modellere etkiyen deprem itkisi altında ilk plastik mafsal oluum yerleride sunulmutur. Çizelge 1.’de analizlerde kullanılan modellerin özellikleri sunulmutur. Binaların periyotları 

Page 6: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 6/16

  Merkezi ve Dı Merkezi Çaplarla Güçlendirilen Çelik Binaların Dorusal Olmayan Davranıı216

grafik halinde ekil 1’de sunulmutur. ekil 2 ‘de Örnek Çelik Bina Modelleri görülmektedir. Analizler bumodeller üzerinde gerçekletirilmitir. Binalar dı merkezi ve merkezi çaprazlı ekilde modellenmitir.

Çizelge 1. Analiz yapılan bina modellerinin özellikleri

Modeller Periyot(s)

SeçilenDepremBölgesi

SeçilenZeminSınıfı

BinaAırlıı (t)

DepremYükü (t)

Model 1 Çapraz 1 2.202 1 Z4 739.26 72.06Model 2 Çapraz 2 2.205 1 Z4 739.26 72.06Model 3 Çapraz 3 2.204 1 Z4 739.26 72.32Model 4 Çapraz 4 2.401 1 Z4 737.50 70,59Model 5 V Çapraz 2.225 1 Z4 763.94 73.93

Model 6Ters VÇapraz

2.201 1 Z4 738.74 71.49

MerkeziÇaprazlı

BinaModelleri

Model 7 X Çapraz 2.224 1 Z4 742.74 71.62

Model 8 Çapraz 1 2.495 1 Z4 731.12 64.78

Model 9 Çapraz 2 2.501 1 Z4 731.12 65.46

Model 10 Çapraz 3 2.466 1 Z4 731.72 65.46

Model 11 V Çapraz 2.261 1 Z4 741.06 66.30

Dı MerkeziÇaprazlı

BinaModelleri 

Model 12Ters VÇapraz

2.241 1 Z4 741.20 66.33

2,05

2,1

2,15

2,2

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

2,5

2,55

1Çapraz Tipleri

   P  e  r   i  y  o   t   (  s   )

Model1

Model 2

Model3

Model 4

Model 5

Model 6

Model 7

Model 8

Model 9

Model 10

Model 11

Model 12

 

ekil 1. Model binaların doal titreim periyotları

Page 7: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 7/16

 TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008) 217

 

a) Model 1 b) Model 2 c) Model 3

d) Model 4 e) Model 5 f) Model 6

g) Model 71) Merkezi Çaprazlı Modeller

h) Model 8 i) Model 9 j) Model 10

k) Model 11 l) Model 12

2) Dı Merkezi Çaprazlı Modeller

ekil 2. Çalımaya esas alınan merkezi ve dı merkezi çaprazlı örnek çelik bina modelleri

Page 8: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 8/16

  Merkezi ve Dı Merkezi Çaplarla Güçlendirilen Çelik Binaların Dorusal Olmayan Davranıı218

3. Bulgular

3.1. Model Binaların Dorusal Olmayan Analizleri

ekil 2’de kesit görünümleri verilen model binaların dorusal olmayan analizleri gerçekletirilerek artımsal

itme erileri elde edilmitir. Elde edilen eriler; periyotların belirlenmesinde de kullanılan “y” yönü içinverilmi olup, her bir bina için ayrı ayrı ekil 3’de verilmitir. ekil 4.’de merkezi çelik çaprazlı modellerinartımsal itme analizi sonuçlarının karılatırılması, ekil 5.’de dı merkezi çelik çaprazlı modellerin artımsalitme analizi sonuçlarının karılatırılması, ekil 6.’da da dı merkezi ve merkezi çelik çaprazlı modellerinartımsal itme analizi sonuçlarının karılatırılması verilmitir.

0

100

200

300

0 10 20Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

a) Model 1

0

100

200

300

0 5 10 15

Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

b) Model 2

0

100

200

300

0 20 40

Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 c) Model 3

0

200

400

600

0 10 20Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 d) Model 4

0

100

200

300

0 5 10 15Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 e) Model 5

0

100

200

300

0 5 10 15Yer Degistirme(cm)

   Y  u   k   (   t   )

 f) Model 6

0200

400

600

0 10 20 30

Yer Degisstirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 g) Model 7

1) Merkezi Çaprazlı Modeller

0

50

100

150

200

0 20 40Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 

0

100

200

300

0 10 20 30Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 

0

100

200

300

0 20 40

Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 h) Model 8 i) Model 9 j) Model 10

0

100

200

300

0 5 10 15

Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 

0

200

400

0 10 20 30

Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

 k) Model 11 l) Model 12

2) Dı Merkezi Çaprazlı Modeller ekil 3. Merkezi ve Dı Merkezi Çaprazlı Çelik Model Binaların Artımsal tme Erileri

Page 9: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 9/16

 TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008) 219

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30

Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k

   (   t   )

Model1

Model2

Model3

Model4

Çaprazsız

 

a) Merkezi Diogonal Çelik Çaprazlı Modeller

0

100

200

300

0 10 20 30

Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

Model5

Model6

Çaprazsız

 b) Merkezi V Çelik Çaprazlı Modeller

0

100

200

300

400

500

0 10 20 30Yer degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

Model1

Model2

Model3

Model4

Model5

Model6

Model7

 c) Tüm Merkezi Çelik Çaprazlı Modeller

ekil 4. Merkezi çelik çaprazlı modellerin artımsal itme analizi sonuçlarının karılatırılması

Page 10: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 10/16

  Merkezi ve Dı Merkezi Çaplarla Güçlendirilen Çelik Binaların Dorusal Olmayan Davranıı220

0

100

200

300

0 10 20 30Yer Deitirme (cm)

   Y  u   k

   (   t   )

Model8

Model9

Model10

Çaprazsız

 a) Dımerkez Diogonal Çelik Çaprazlı Modeller

0

50

100

150

200

250

300

350

0 5 10 15 20 25

Yer Deitirme (cm)

   Y  u   k

   (   t   )

Model11

Model12

Çaprazsız

 b) Dımerkez V Çelik Çaprazlı Modeller

ekil 5. Dı merkezi çelik çaprazlı modellerin artımsal itme analizi sonuçlarının karılatırılması

0

100

200

300400

500

0 10 20 30 40Yer Degisitme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

Model1

Model2

Model3

Model4

Model8

Model9

Model10

 a) Merkezi Ve Dımerkezi Diogonal Çelik Çaprazlı Bina Modelleri

0

100

200

300

400

0 5 10 15 20 25

Yer Degistirme (cm)

   Y  u   k   (   t   )

Model5

Model6

Model11

Model12

 b) Merkezi Ve Dımerkezi V Çelik Çaprazlı Bina Modelleri

ekil 6. Dı merkezi ve merkezi çelik çaprazlı modellerin artımsal itme analizi sonuçlarınınkarılatırılması

Page 11: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 11/16

 TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008) 221

0

2

4

6

8

0 1 2

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 

0

2

4

6

8

0 1 2 3

Yer degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 a) Model 1 b) Model 2 c) Model 3

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0,5 1

Yer Degistirme (cm )

   K  a   t   l  a  r

 

0

2

4

6

8

0 1 2

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

0

2

4

6

8

0 1 2

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 d) Model 4 e) Model 5 f) Model 6

0

2

4

6

8

0 0.5 1 1.5

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

g) Model 71) Merkezi Çaprazlı Modeller

0

2

4

6

8

0 1 2 3

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

0

2

4

6

8

0 1 2

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 

0

2

4

6

8

0 1 2 3

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

h) Model 8 i) Model 9 j) Model 10

0

2

4

6

8

0 1 2

  Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 

0

2

4

6

8

0 1 2

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 k) Model 11 l) Model 12

2) Dı Merkezi Çaprazlı Modellerekil 7. Merkezi çaprazlı çelik model binaların maksimum yer deitirmeleri

   K  a   t   l  a  r

0

2

4

0 0.5  31.5 

8

2 Yer De i tirme cm

6

Page 12: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 12/16

  Merkezi ve Dı Merkezi Çaplarla Güçlendirilen Çelik Binaların Dorusal Olmayan Davranıı222

0

2

4

6

8

0.2 0.3 0.4

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

0

2

4

6

8

0.2 0.3 0.4

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

0

2

4

6

8

0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 a) Model 1 b) Model 2 c) Model 3

0

2

4

6

8

0.1 0.15 0.2

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

0

2

4

6

8

0.1 0.2 0.3 0.4

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

0

1

2

3

4

5

6

7

0,1 0,2 0,3

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 d) Model 4 e) Model 5 f) Model 6

0

2

4

6

8

0.1 0.3 0.5

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 g) Model 7

1) Merkezi Çaprazlı Modeller

0

2

4

6

8

0.2 0.4 0.6

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 

0

2

4

6

8

0,2 0,4 0,6

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 

0

2

4

6

8

0,2 0,4 0,6

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 h) Model 8 i) Model 9 j) Model 10

0

2

4

6

8

0.2 0.3 0.4

Yer Degistirme (cm)

      K     a      t      l     a     r

 

0

2

4

6

8

0 0.2 0.4

Yer Degistirme (cm)

   K  a   t   l  a  r

 k) Model 11 l) Model 12

2) Dı Merkezi Çaprazlı Modellerekil 8. Merkezi ve dı merkezi çaprazlı çelik model binaların göreli kat ötelenmeleri

Page 13: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 13/16

 TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008) 223

 

a) Model 1 b) Model 2 c) Model 3

d) Model 4 e) Model 5 f) Model 6

g) Model 7

1) Merkezi Çaprazlı Modeller

h) Model 8 i) Model 9 j) Model10

k) Model 11 l) Model 12 2) Dı Merkezi Çaprazlı Modeller

ekil 9. Merkezi Çaprazlı Çelik Model Binaların Plastik Mafsallama Durumları

Page 14: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 14/16

  Merkezi ve Dı Merkezi Çaplarla Güçlendirilen Çelik Binaların Dorusal Olmayan Davranıı224

ekil 7’de, merkezi çaprazlı çelik model binaların maksimum yer deitirmeleri, ekil 8’de merkezi ve dı merkezi çaprazlı çelik model binaların göreli kat ötelenmeleri, ekil 9’da merkezi çaprazlı çelik modelbinaların plastik mafsallama durumları sunulmutur. Çizelge 2’de de merkezi ve dı  merkezi binalarınmodellerinin edeer deprem yükleri altında yaptıı yer deitirmeler sunulmutur.

Çizelge 2. Bina modellerinin edeer deprem yükleri altında yaptıı yer deitirmeler (cm)

Modellerlk Plastik Mafsal

Olutuu AndaMaksimum YerDeitirme (cm)

Deprem Yükü AltındaSonuç Yer Deitirme

(cm)

Model 1 Çapraz 1 1.53 1.88Model 2 Çapraz 2 1.77 1.92Model 3 Çapraz 3 1.59 1.77Model 4 Çapraz 4 4.89 1.21Model 5 V Çapraz 2.82 1.43Model 6 Ters V Çapraz 2.87 1.22

MerkeziÇaprazlıModeller 

Model 7 X Çapraz 3.93 1.09Model 8 Çapraz 1 1.99 1.95Model 9 Çapraz 2 2.28 1.89

Model 10 Çapraz 3 2.91 2.02Model 11 V Çapraz 4.19 1.57

Dı MerkeziÇaprazlıModeller 

Model 12 Ters V Çapraz 3.66 1.46

4. Sonuçlar ve Tartıma

Son yıllarda meydana gelen depremlerin etkisiyle hız kazanmı olan güçlendirme çalımalarının incelenmesive mevcut binaların güçlendirme tiplerinin deerlendirilmesi bu çalımada ana amaç olarak belirlenmi ve buyönde bir aratırma yapılmıtır. Özellikle günümüzde çelik binaların güçlendirilmesi amacıyla kullanılmakta

olan çelik çapraz elemanların farklı ekillerde uygulanmasıyla elde edilen dayanımlar karılatırılmalı olarakdeerlendirilmitir. Çalımada günümüzde mevcut binaların güçlendirilmesinde kullanılmakta olan dorusalolmayan analizler kullanılmıtır. 6 katlı 3 boyutlu olarak ele alınan 12 farklı çaprazlı çelik bina modelikullanılarak incelenmitir. Bina modellerinin dorusal olmayan analiz olarak uygulanan statik itme analizlerisonucu elde edilen kapasite erileri birbirleriyle karılatırılmıtır. Elde edilen kapasite farklılıklarıdeerlendirilmitir.

Çapraz elemanlarının kullanım ekli, kesiti, birleim yeri v.b. özellikleri, yapının sismik performansınıdorudan etkilemektedir. Çünkü bu çapraz elemanları, yapıda oluacak plastik mafsallarının yerini veözelliklerini, dolayısıyla oluacak plastik ekil deitirmeleri etkilemektedir. Bu durum doal olarak yapıdüktilitesini, sistemin doal periyodunu ve yapısal davranı katsayısını etkilemektedir. Yapılan çalımalarda,kullanılan her bir çapraz elemanının yapının sismik performansını arttırmadıı, hatta balangıçta bu tipgüçlendirme elemanlarının dikkate alındıı boyutlandırmanın, yapının sismik performansını olumsuz

etkiledii ifade edilmektedir. Özellikle, kuvvetli yer hareketine maruz yapıların dorusal olmayandavranılarında, kullanılan berkitme elemanlarının burkulması ile birlikte yapının performansının ani birekilde dütüü de görülmektedir. Bu durumda, yapı düktilitesi önemli ölçüde azalmakta ve bununsonucunda da yapının enerji yutma kapasitesi de oldukça düük olmaktadır.

ekil 4 a’da merkezi çaprazlı modeller karılatırılmıtır. Bu grafikte en iyi kapasite Model 4’de, ardındanModel 2 ve 3’de görülmektedir. Model 2 ve 3 kapasite açısından birbirlerine oldukça yakındır. Çaprazeleman kullanılmayan modelle yapılan bu karılatırmada çaprazsız modelin kapasitesine oldukça yakın olanModel 1 görülmektedir. ekil 4 b’de Model 5 ve 6 çaprazsız modele göre kapasite açısından hayli yüksek vebirbirlerine oldukça yakındır. Model 5, 6’ya göre biraz yüksektir ekil 4 c’de tüm merkezi çaprazlı modellerkarılatırılmıtır. Bu karılatırma sonucu kapasiteler iyiden kötüye doru u ekildedir: Model 4, 7, 5, 6, 2,3, 1. ekil 4’den görüldüü üzere merkezi çaprazlı modeller kapasite açısından çaprazsız modellere göredaha iyidir. En iyi kapasite Model 4’de en kötü kapasite Model 1’de görülmütür.

Page 15: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 15/16

 TEKNOLOJ, Cilt 11(3), 211-226, (2008) 225

Çaprazlı örnek binalarda “testere dii” biçiminde bir davranı görülmektedir bu çapraz elamanın artan yükkarısında zayıflaması ile deprem dayanımına katkısı giderek azaldıını göstermektedir. Çapraz elemanıntaıyabilecei eksenel yük artırılınca yapının yatay limit yük düzeyi de artmaktadır.

ekil 5 ’de dı  merkezi modeller çaprazsız modelle karılatırılmıtır. Model11 en iyi kapasiteye sahiptir

ardından Model10 ve 8 gelmektedir. ekil 5 b’de ise Model 11 Model 12’e göre daha yüksek kapasiteyesahiptir.

ekil 6’da merkezi ve dı merkezi çaprazlı modeller birbirleriyle karılatırılmıtır. ekil 6 ’da Model 4 en iyikapasitede, ardından iyiden kötüye doru u ekilde bir sıralanma görülmektedir: Model 2, 3, 9, 1, 10, 8.ekil 6 b’de ise Model 11 en iyi, ardından sırayla Model 4, 5 ve 6 gelmektedir.

ekil 7’de modellerde tüm katlarda meydana gelen yer deitirme deerleri grafikler halinde verilmitir. Yerdeitirme deerleri ayrıca Çizelge 2’de de verilmitir.

ekil 8’de modellerin göreli kat ötelenmeleri verilmektedir. Bu ekile göre, meydana gelen yer deitirmeleru ekildedir: Model1’de 3. katta, 0.375cm, Model2’de 3. katta, 0.375cm, Model3’de 5. katta, 0.375cm,Model 4’de 3. katta, 0.18cm, Model5’de 2. katta, 0.28cm, Model6’da 3. katta, 0.24cm, Model 7’da 3. katta,

0.40cm, Model 8’de 4. katta, 0.39cm, Model 9’da 4. katta, 0.39cm, Model 10’da 4. katta, 0.32cm, Model12’de 3. katta, 0.28cm’dir. Bu sonuçlara göre en büyük göreli yer deitirme Model 7’de meydana gelirkenen düük yer deitirme Model 4’de meydana gelmektedir.

ekil 9’da da modellerde ilk oluan plastik mafsallar verilmitir. Bu ekilden de görüldüü üzere, plastikmafsallar ilk olarak çapraz eleman üzerinde meydana gelmektedir. Bu da göstermektedir ki, çapraz elemanlarplastik mafsallamalarda da pozitif bir etki salamakta ve binada ilk plastik mafsal oluumlarını üzerlerinealmaktadir.

Tüm bu elde edilen analiz sonuçları göstermektedir ki mevcut binaların güçlendirilmesinde kullanılan çaprazelemanların, kapasite üzerinde önemli bir etkisi vardır. Özellikle, dı merkezi çaprazlarla güçlendirilen çelikbina, merkezi çaprazlarla güçlendirilen çelik binaya göre daha sünek davrandıı analizler sonucundagözlenmitir.

Kaynaklar

1.  ATC (Aplied Technology Council ) 40, Seismic Evalation And Retrofit of Concrete Buildings.2.  FEMA (Fedaral Emergency Management Acency) Guidelines For The Seismic Rehabilitation of

Buildings., 273, 1997.3.  FEMA (Fedaral Emergency Management Acency ) Prestandart and Commentary for the Seismic

Rehabilitation of Buildings., 356, 2000.4.  FEMA (Fedaral Emergency Management Acency ) 440 Improvement Of Nonlinear Static Seismic

Analysis Procedures , “ NEHRP Guidelines, Washington D.C., 2005.5.  Çelik D., “Merkezi ve Dımerkezi Güçlendirilmi Çelik Uzay Çerçevelerin Sismik Performansı.”

SDÜ Fen Bilileri Enstitüsü, Isparta, Yüksek Lisans Tezi, 73s, 2008.6.  Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik., stanbul, Resmi Gazete 1997.

7.  TS 648, Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.8.  TS 498, Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak yüklerin Hesap Deerleri, Türk

Standartları Enstitüsü, Ankara., 1987.9.  Wilson E., Habibullah A., “Sap2000 Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures

Basic Analysis Refence Manual”, Computers and Structures, Berkeley, 1998.10.  Chopra, A.K., Goel R.K., “Capacity- Demand-Diagram Methods for Estimating Seismic

Deformation of Inelastic Structures: Sdf Systems”, report no. PEER- 1999/02, 1999.11.  Fajfar, P., EERI, M., “A Nonlinear Analysis Method for Performance Based Design .” Earthquake

Spectra, vol.16, (no:3), pp.573-592, 2000.12.  Ghobarah, A., “ Performance-Based Design in Earthquake Engineering” State of Development,

vol.23, pp.878-884., 2001.13.  Medhalker, M.S., Kennedy, D.J.L., “Displacement -Based Design of Buildings -Theaory”,

Engineering Structures, vol 22, pp.201-209., 2000.

Page 16: Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

8/17/2019 Merkezi Ve Dış Merkezli Çaprazlarla Güçlendirilen Çelik Binaların Doğrusal Olmayan Davranışı

http://slidepdf.com/reader/full/merkezi-ve-dis-merkezli-caprazlarla-gueclendirilen-celik-binalarin-dogrusal 16/16

  Merkezi ve Dı Merkezi Çaplarla Güçlendirilen Çelik Binaların Dorusal Olmayan Davranıı226

14.  Mahim, S., Malley, J., Hamburger, R., “ Overwiev of the FEMA/Sac Program For Reduction ofEarthquake Hazards in Steel Moment Frame Structures”, Journal of Cnstructional Steel Rsearch,vol.58, pp.511-528., 2002.

15.  Moghaddam, H., Hajirasouliha, I., “An investigation on accuracy of pushover analysis forestimating the seismic deformation of braced steel frames” Journal of Cnstructional Seel

Rsearch, 62-4, pp. 341-353., 2005.16.  Berman, J. W., “ Testing of a Laterally Stable Eccentrically Braced Frame for Steel Bridge Piers”

Student Research Accomplishments 2003-2004, MCEER-04-Sp05, 1-6, Multidisciplinary Centerfor Earthquake Engineering Research, Buffalo, NY. MCEER Student Paper Competition Winner.,2004.

17.  Yang, T.Y., Stojadinavic, B., Moehle, J.,”Hybrid Smilation Evalation Of nnovative Steel BracedFreming System.” Proceedings, Eigth National Conference on Earthquake Engineering, SanFrancisco, California CD, 1415., 2007.

18.  Chao, S-H., Goel, S.C., “Performance-Based Design of Eccentrically Braced Frames Using TargetDrift and Yield Mechanism.” AISC Engineering Journal, American Institute of SteelConstruction, Third Quarter , 2006, 173-200., 2006.

19.  Krawinkler, H., Seneviratna, G.D.P.K., “Pros And Cons Of A Pushover Analysis of SeismicPerformance Evalation, “Journal Of Structural Engineering., vol 20, pp..452-464., 1998

20.  Lefort, T., “Advanced Pushover Analysis of RC Multi-Storey Buildings”, MSc Dissertation,London, 2000.

21.  Carlson E.A., “Three-Dimensional Nonlinear Inelastic Analysis of Steel Moment Frame BuildingsDamaged By Earthquake Excitaitons”, report no. EERL 99-02., 1999.

22.  Sucuolu, H., “Yapıların deprem Güvenliini Deerlendirme Yöntemleri.”, ODTÜ DepremMühendislii Aratırma Merkezi, Ankara., 2002.

23.  Uzgider, E., Çalayan, B.Ö., “Depreme Dyanıklı Çelik yapılar”, Türk Yapısal Çelik Dernei, AlpOfset, stanbul., Teknik Yayınlar Dizisi 1, 58s, 2005.

24.  Archer, G., C., “AConstant Displacement Iteration Algorithm for Nonlinear Static Push-OverAnalysis”, Journal of Structural Engineering., vol.2., 2001.

25.  Hasan , R., Xu, L., Grierson, D. E., “Pushover anlysis For Performance-Based Seismic Design”Computer and Structures., vol.80, pp.2483-2493., 2002.

Özgeçmiler

Armaan KORKMAZ, 1976 zmir doumlu olup, ilk orta ve lise eitimini zmir’de tamamladıktan sonra,1997 yılında Balıkesir Üniversitesi naat Mühendislii Bölümünde lisans, 1999 yılında yüksek lisans veDokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsünde 2005 yılında doktora derecelerini almıtır. 2006yılından beri Süleyman Demirel Üniversitesi naat Mühendislii bölümünde Yrd. Doç. Dr. olarak görevinisürdürmektedir. ([email protected])

Zeki AY, Akdeniz Üniversitesi naat Mühendislii Bölümünde Lisans eitimini 1983’de tamamladıktansonra stanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsünde 1988’de yüksek lisans; 1994’de doktoraeitimini tamamlamıtır. Kendisi halen Süleyman Demirel Üniversitesi naat Mühendislii Bölümünde Yrd.Doç. Dr. olarak görevine devam etmektedir. ([email protected])

Devran ÇELK, 1981 Isparta doumlu olup, ilk orta ve lise eitiminin ardından 2005 yılında EskiehirOsmangazi Üniversitesi naat Mühendislii Bölümünden mezun olmu ve Süleyman Demirel ÜniversitesiFen Bilimleri Enstitüsü Yapı Anabilim dalında yüksek lisans eitimini 2008 yılında tamamlamıtır. Kendisihalen Süleyman Demirel Üniversitesi naat Mühendislii Bölümünde uzman olarak görevyapmaktadır.([email protected])

Geli / Received: 05.11.2007, Kabul / Accepted: 27.02.2008