Betonarme binalarda yumuşak kat düzensizliğinin önlenmesinde viskoz sıvılı sönümleyici kullanımının incelenmesi

Abstract

Çalışmada zemin kat yüksekliği arttırılarak ve dolgu duvarların miktarı azaltılarak yumuşak kat düzensizliği oluşturulan dört ve yedi katlı iki betonarme binanın Viskoz Sıvılı Sönümleyici (VSS) kullanarak güçlendirilebilirliği incelenmiştir. Bunun için binaların sadece birinci katlarında bazı açıklıklara diyagonal tipte VSS uygulaması yapılarak doğrusal olmayan dinamik analiz (DODA) ile değerlendirmeler yapılmıştır. Uzak ve yakın fay karakteristiğindeki kayıtlardan oluşan iki adet deprem grubu oluşturulmuş ve bunlar tasarım deprem düzeyi (DD-2) ve maksimum deprem düzeyi (DD-1) için ölçeklenerek binalara uygulanmıştır. Her bir binada üç adet performans hedefini sağlamaya yönelik VSS uygulaması araştırılmıştır. Birinci hedef TBDY 2018’de minimum (standart) performansı hedef olarak öngörülen DD-2 deprem düzeyi altında Kontrollü Hasar düzeyidir. Diğer iki hedefte de ileri performans hedefi olarak DD-2 deprem düzeyi altında Sınırlı Hasar performans düzeyinin sağlanması ve DD-1 deprem düzeyi altında Göçmenin Önlenmesi performans düzeyinin sağlanması öngörülmüştür. Bunun için kuvvet ve yerdeğiştirme kapasitesi bakımından en uygun VSS cihaz özellikleri araştırılmıştır. Performans değerlendirmelerinde TBDY 2018 referans alınmış, ancak ASCE 41-23 kriterlerine göre de kontroller yapılmıştır. Çalışmada performans düzeylerinin yanı sıra maksimum ve kalıcı öteleme oranları ile taban kesme kuvvetleri ve kolon eksenel kuvvetlerinde VSS uygulamasının etkileri incelenmiştir. Dört katlı bina için DD-1 düzeyi yakın fay deprem grubu altında Göçmenin Önlenmesi performans düzeyi dışındaki tüm hedeflerde başarılı olunmuştur. Yedi katlı bina için TBDY 2018’de öngörülen minimum hedef uzak ve yakın fay deprem grubu için sağlanmış ancak diğer iki hedefte yumuşak katın üst katlara geçmesi nedeniyle başarıya ulaşılamamıştır. VSS uygulamasının genel olarak binaların maksimum ve kalıcı göreli öteleme oranı değerlerinde belirgin düşüşler, taban kesme kuvvetlerinde ise artışlar meydana getirdiği görülmüştür. Bina kat adetinin artması, yakın fay karakteristiğinin hakim olması kullanılan VSS cihazı kapasiteleri üzerinde belirleyici etkiye sahip olmuştur.In the study, the applicability of strengthening with Fluid Viscous Dampers (FVDs) was investigated for two RC buildings, one with four stories and the other with seven stories, in which soft-story irregularities were introduced by increasing the ground floor height and reducing the amount of infill walls. To eliminate the soft-story effect, FVD reinforcements were applied at selected spans only at the ground floor and building performances were assesed by nonlineer dynamic analysis. Two sets of earthquake records including far-fault and near-fault ground motion characteristics were selected. These records were scaled for both Design Basis Earthquake Level (DD-2) and Maximum Considered Earthquake Level (DD-1), and applied to the models. Three different FVD configurations targeting distinct performance objectives were investigated for each building. The first objective was to achieve Controlled Damage under the DD-2 earthquake level, which is the minimum (standard) performance objective defined in the 2018 Building Code of Turkey (BECT 2018). The other two advanced performance objectives aimed to achieve Limited Damage under DD-2 and Collapse Prevention under DD-1. The most appropriate FVD device characteristics in terms of force and displacement capasities were explored for these objective. Performance evaluations were primarily based on BECT 2018, with additional checks carried out according to ASCE 41-23 criteria. In addition to performance evaluation, the effects of FVD implementation on maximum and residual interstory drift ratios, base shear forces, and column axial forces were examined. For the four story building, all performance objectives except for Collapse Prevention under the DD-1 near-fault earthquake set were achieved. For the 7-story building, the minimum performance objective defined by BECT 2018 was met for both far-fault and near-fault records, but the other two objectives could not be achieved due to the upward shift of the soft-story irregularity to upper floors. Overall, the use of FVDs resulted in significant reductions in maximum and residual interstory drift ratios, while causing increases in base shear forces. The number of stories and the near-fault ground motion characteristics were significantly effective on the required capacities of the FVD devices.