Betonarme binaların şekil değiştirme esaslı doğrusal olmayan analizinde deprem doğrultusu etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, deprem yüklerinin doğrultu etkisi nedeniyle betonarme binaların plastik kesitlerinde (plastik mafsallarında) oluşacak en elverişsiz plastik şekildeğiştirme talepleri ile bunları veren kritik deprem doğrultuları, doğrusal olmayan teori çerçevesinde araştırılmıştır. Betonarme binaların plastik kesitlerindeki en elverişsiz plastik şekildeğiştirme taleplerinin belirlenmesinde, iç kuvvet ve/veya şekildeğiştirme talepleri arasındaki etkileşimi gözönüne alabilmesi nedeniyle kesitteki beton ve donatının birim boy değişmesi taleplerinin maksimumları esas alınmıştır. Çalışmada üç öneri sunulmuştur. İlk olarak, deprem yüklerinin binaların plandaki asal eksen doğrultularının yanısıra herhangi ara doğrultulardan da etkimesi hali için, birim boy değişmesi, plastik dönme, tepe yerdeğiştirmesi, göreli kat ötelemesi, vb. yapısal davranış taleplerinin belirlenebilmesi amacıyla, şekildeğiştirme esaslı doğrusal olmayan bir değerlendirme yaklaşımı önerilmiştir. İkinci olarak, betonarme binaların plastik kesitlerindeki şekildeğiştirme taleplerinin en elverişsiz değerlerinin belirlenebilmesi amacıyla, çok sayıda deprem doğrultusu için yapılması gereken araştırmanın, daha az sayıda analiz gerektiren ve kritik deprem doğrultularını da içeren bir aralıkta yapılması önerilmiştir. Üçüncü olarak, betonarme binaların plandaki sadece asal eksen doğrultularındaki analizlerinden yararlanılarak, kolon plastik kesitlerindeki en elverişsiz birim boy değişmesi taleplerini oldukça yaklaşık ve pratik bir şekilde belirleyebilen bir büyütme kuralı önerilmiştir. Çalışmada, herhangi bir yapısal düzensizliği bulunmayan, farklı karakteristiklerdeki on yedi betonarme binanın farklı deprem doğrultuları için doğrusal olmayan statik analizleri yapılarak, kolon plastik kesitlerindeki en elverişsiz birim boy değişmesi talepleri ile bunları veren kritik deprem doğrultuları belirlenmiştir. Ayrıca, plastik kesitlerdeki birim boy değişmesi talepleri belirlenirken hesaplanan diğer davranış büyüklüğü taleplerinin en elverişsiz değerleri ile bunları veren kritik deprem doğrultuları da belirlenmiştir. Çalışmada, binaların gözönüne alınan her bir deprem doğrultusu için sabit düşey yükler ve monotonik olarak artan yatay deprem yükleri altındaki artımsal statik itme analizlerinde Perform-3D bilgisayar programından yararlanılmıştır. Sonuç olarak, betonarme binaların kritik deprem doğrultularındaki plastik şekildeğiştirme taleplerinin asal eksen doğrultularından elde edilenlere göre oldukça büyük olduğu belirlenmiştir. Buna göre, binaların sadece asal eksen doğrultuları için yapılacak doğrusal olmayan statik analizler yeterli olmamaktadır.

In this study, the most unfavorable plastic deformation demands in plastic sections (plastic hinges) of RC buildings due to direction effects of seismic loads and also, critical earthquake directions related to these response demands are investigated in nonlinear theory framework. In determination of the most unfavorable deformation demands in plastic sections of RC buildings, maximum strain demands related to concrete and reinforcements in section are based on due to consideration of interaction between internal forces and/or deformation demands. In the study, three new suggestions are presented. Firstly, bi-directional nonlinear static analysis procedure based on deformation is proposed to determine structural demands (such as strain, plastic rotation, displacement and story drift demands) in case of the earthquake loads act in both the principal axes and any direction out of the principal axes of the buildings. Secondly, some critical earthquake directions are proposed instead of investigation on many earthquake directions to determine the most unfavorable values of the deformation demands in plastic sections of the buildings. Thirdly, a new amplification rule is proposed to determine the most unfavorable strain demands in the column plastic sections by using nonlinear static analysis results in only principal directions of the buildings. In the study, the most unfavorable strain demands in column plastic sections of seventeen RC buildings, which have orthogonal axes and different configurations in terms of the plan and section geometry, and also corresponding critical earthquake directions are investigated by using the proposed analysis procedure on many different earthquake directions. Moreover, the most unfavorable values and critical directions related to other response demands, which should be calculated in the analyses, are also determined while the strain demands are obtained. In the study, Perform-3D structural analysis program is used in the bi-directional pushover analyses for considered each earthquake directions of the buildings. It is concluded that the plastic deformation demands in critical earthquake directions of the buildings are considerably greater than those of the principal directions in plan. Thus, it is also concluded that nonlinear static analyses to be performed for only principal directions of the buildings are not sufficient.