Farklı tasarım spektrumlarına göre ölçeklenmiş deprem kayıtları etkisindeki TSD sistemlerin yapısal tepkilerinin ve giren enerjilerinin değerlendirilmesi

Yıl 2021, Cilt: 12 Sayı: 2, 411 - 430, 30.03.2021

İbrahim Özgür Dedeoğlu , Yusuf Calayır

https://doi.org/10.24012/dumf.851068

Öz

Enerji tabanlı sismik tasarım yaklaşımında, yapılara enerji girişi olarak deprem yer hareketi dikkate alınmaktadır. Deprem sırasında sisteme giren enerji, yapı sisteminde oluşan kinetik enerji, sönümleme enerjisi, elastik şekil değiştirme enerjisi ve histeretik enerji bileşenlerinin toplamına eşittir. Bu yüzden sisteme giren enerjinin miktarının ve ne şekilde tüketildiğinin bilinmesi önemlidir. Bu çalışmada, Elazığ il merkezinde bulunduğu varsayılan ve TBDY (2018) standartlarına göre tasarlanan tek serbestlik dereceli (TSD) yapı sistemlerinin DBYYHY (2007) ve TBDY (2018) tasarım spektrumlarına göre ölçeklenmiş deprem ivme kayıtları altındaki davranışları değerlendirilmiştir. Bu amaçla üç farklı deprem ivme kaydı seçilmiştir. Bu ivme kayıtları, yapıların bulunduğu bölge dikkate alınarak, her iki yönetmeliğin dört zemin sınıfı için oluşturulan tasarım spektrumlarına göre ayrı ayrı ölçeklendirilerek kullanılmıştır. Yapı elemanlarının doğrusal olmayan davranışı için iki-doğrulu model dikkate alınmıştır. TSD modellerin hareket denklemleri Newmark ortalama ivme yöntemi kullanılarak zaman tanım alanında çözülmüştür. Her bir yapı modelinin yer değiştirmeleri belirlendikten sonra hareket denklemi üzerine klasik iş-enerji formülü uygulanarak, deprem etkisiyle sisteme giren enerji elde edilmiştir. Yapısal sistemler için yer değiştirmeler, kesme kuvvetleri ve enerji girdileri değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Enerji Esaslı Tasarım, TBDY (2018), DBYBHY (2007), Giren Enerji, TSD Sistemler

Kaynakça

• [1] B. Akbaş, ve J. Shen, “Depreme dayanıklı yapı tasarımı ve enerji kavramı”, Türkiye İnşaat Mühendisleri Odası Teknik Dergi, 14(2), 2877-2901, 2003.
• [2] S. Leelataviwat, S. C. Goel, ve B. Stojadinović, “Energy-based seismic design of structures using yield mechanism and target drift”, Journal of Structural Engineering, vol. 128, no. 8, pp. 1046–1054, 2002.
• [3] A. Teran-Gilmore, E. Avila, ve G. Rangel, “On the use of plastic energy to establish strength requirements in ductile structures”, Engineering Structures, vol. 25, no. 7, pp. 965–980, 2003.
• [4] P. Khashaee, B. Mohraz, F. Sadek, H. S. Lew and J. L. Gross. “Distribution of earthquake iınput energy in structures,” The National Institute of Standards and Technology (NIST), Building and Fire Research Laboratory, NISTIR 6903, USA, 2003.
• [5] P. Fajfar, T. Vidic ve M. Fischinger “On the energy input into structures”, Proceedings of the Pacific Conference on Earthquake Engineering, Auckland, New Zealand, 20-23 November 1991.
• [6] S. Leelataviwat, W. Saewon, ve S. C. Goel, “Application of Energy Balance Concept in Seismic Evaluation of Structures,” Journal of Structural Engineering, vol. 135, no. 2, pp. 113–121, 2009.
• [7] G. W. Housner, “Limit design of structures to resist earthquakes”, The First World Conference on Earthquake Engineering, Berkeley, California,12-15 June 1956.
• [8] T. F. Zahrah ve W. J. Hall, “Earthquake energy absorption in SDOF structures”, Journal of Structural Engineering, vol. 110, no. 8, pp. 1757–1772, 1984.
• [9] H. Akiyama, Earthquake-resistant limit-state design for buildings. Tokyo: University of Tokyo Press, 1985.
• [10] V.V. Bertero ve A.Teran-Gilmore, “Use of Energy Concepts in Earthquake-Resistant Analysis and Design: Issues and Future Directions”, Advances in Earthquake Engineering Practice, Short Course in Structural Engineering, Architectural and Economic Issues, University of California, Berkeley, 1994.
• [11] G. V. Berg ve S. S. Thomaides, “Energy consumption by structures in strong-motion earthquakes”, Proceeding of the Second World Conference on Earthquake, Tokyo and Kyoto, 681-697, 1960
• [12] H. Kuwamura ve T. V. Galambos, “Earthquake load for structural reliability”, Journal of Structural Engineering, vol. 115, no. 6, pp. 1446–1462, 1989.
• [13] P. Fajfar ve T. Vidic, “Consistent inelastic design spectra: Hysteretic and input energy”, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol. 23, no. 5, pp. 523–537, 1994.
• [14] A. Benavent-Climent, L. G. Pujades, ve F. López-Almansa, “Design energy input spectra for moderate-seismicity regions”, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol. 31, no. 5, pp. 1151–1172, 2002.
• [15] A. Benavent-Climent, F. López-Almansa, ve D. Bravo-González, “Design energy input spectra for moderate-to-high seismicity regions based on Colombian earthquakes”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, vol. 30, no. 11, pp. 1129–1148, 2010.
• [16] J. Bai, ve Ou J. “Plastic limit-state design of frame structures based on the strong-column weak-beam failure mechanism”, 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisboa, Portugal, 24-28 September 2012.
• [17] P. Léger and S. Dussault, “Seismic‐energy dissipation in MDOF structures,” Journal of Structural Engineering, vol. 118, no. 5, pp. 1251–1269, 1992.
• [18] B. Akbaş, ve A. N. Çetiner, “Tek serbestlik dereceli sistemlerde enerji parametreleri”, Kocaeli Üniversitesi Deprem Sempozyumu, Kocaeli, 23-25 Mart, 637-646, 2005. [19] Bülent Akbaş, "Energy-based earthquake resistant design of steel moment resisting frames", Phd. Thesis, Graduate College of Illionis Institute of Technology, Illionis, USA, 1997.
• [20] Onur Merter, "Çok katlı betonarme çerçeve sistemlerin deprem etkileri altında göçme güvenliğinin enerji esaslı yöntemle belirlenmesi", Doktora Tezi, D.E.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, 2014.
• [21] Baykal Hancıoğlu, "Yapıların Deprem davranışının enerji esaslı analizi", Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2009.
• [22] Ahmet Anıl Dindar, "Enerji esaslı yöntemlerle betonarme kolonların analizi ve tasarımı", Doktora Tezi, Boğaziçi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2009.
• [23] A. A. Dindar, C. Yalçın, E. Yüksel, H. Özkaynak, and O. Büyüköztürk, “Development of earthquake energy demand spectra,” Earthquake Spectra, vol. 31, no. 3, pp. 1667–1689, 2015.
• [24] O. Merter, T. Uçar, ve M. Düzgün, “Determination of earthquake safety of RC frame structures using an energy-based approach”, The Structural Engineering and Mechanics, Vol. 19, No. 6, 689-699, 2017.
• [25] O. Merter, ve T. Uçar, “Yapıların plastik enerji dengesine göre sismik tasarımı,” Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24 (3), 350-361, 2018.
• [26] O. Merter, ve T. Uçar, “İdeal göçme mekanizması için enerji esaslı yapı taban kesme kuvvetinin belirlenmesi,” Dicle Üniversitesi Mühendislik Dergisi, Cilt: 7, Sayı: 3, 409-420, 2016.
• [27] A. K. Chopra, Dynamics of structures = Theory and applications to earthquake engineering. New York, NY: Prentice-Hall, 1995.
• [28] H. Sucuoğlu and A. Nurtuğ, “Earthquake ground motion characteristics and seismic energy dissipation”, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol. 24, no. 9, pp. 1195–1213, 1995
• [29] C. M. Uang ve V. V. Bertero, “Use of Energy as a Design Criterion in Earthquake Resistant Design”, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, USA, UCB/EERC-88/18, 1988.
• [30] TBDY, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Türk Standartları Enstitüsü, 2018
• [31] DBYBHY, (2007). “Deprem bölgelerinde yapılacak binalar hakkında yönetmelik”, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara.
• [32] SeismoMatch, Earthquake Software for Response Spectrum Matching, Seismosoft, 2020.
• [33] MATLAB, (R2018a). Natick, Massachusetts: The MathWorks Inc.; 2018