Faya Yakın Yer Hareketi Kayıtları Etkisindeki Çaprazlı Çelik Çerçevelerin Deprem Performansının Değerlendirilmesi

Abstract

Son yüzyılda dünyada meydana gelen depremlerden kaydedilen yer hareketi verileri faya yakın yer hareketi özelliklerinin faya uzak kayıtlardan farklı olduğunu göstermiştir. Özellikle 1989 Loma Prieta, 1994 Northridge, 1995 Kobe ve 1999 Kocaeli depremlerinde faya yakın bölgelerde bulunan yapılarda çok ciddi ve ağır hasarlar meydana gelmiştir. Faya uzak yer hareketleri ile karşılaştırıldığında faya yakın yer hareketleri yapılar üzerinde daha büyük yerdeğiştirme talebine neden olmaktadır. Ülkemizde 6 Şubat 2023 tarihinde meydana gelen Kahramanmaraş Pazarcık/Elbistan depremlerinde yapılaşmanın faya yakın olması nedeniyle bazı illerde yapılardaki hasar düzeylerinin veya yıkılan bina sayısının faya uzak bölgelerden daha fazla olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle tez çalışmasında faya yakın yer hareketi kayıtlarının çelik okul yapıları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla dört katlı, deprem yüklerini her iki doğrultuda süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı çelik çerçevelerin (MÇÇ) karşıladığı, bunların haricindeki tüm iç çerçevelerin sadece düşey yük taşıdığı kabul edilerek okul binasının tasarımı gerçekleştirilmiştir. Süneklik düzeyi yüksek MÇÇ çerçevelerin tasarımı ÇYTHYE 2016 ve TBDY 2018 yönetmelikleri dikkate alınarak yapılmıştır. Kapasite tasarımı gerçekleştirilen MÇÇ çerçevenin deprem performansı doğrusal olmayan analiz yöntemlerinden statik itme ve zaman tanım alanında analiz yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Dinamik analizlerde çalışmanın amacı doğrultusunda dikkate alınan yakın fay davranışını yansıtacak şekilde 30 adet deprem yer hareketi kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, MÇÇ çerçevenin sistem davranışında çapraz elemanların basınç etkisindeki burkulmasının belirleyici olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca dinamik analizlerde kullanılan deprem yer hareketi kayıtları ölçeklendirme yöntemlerinden spektral uyuşum yaklaşımında, basit ölçekleme yöntemine göre daha küçük yerdeğiştirme talepleri oluşmuştur.

In the last century, recorded ground motion data from earthquakes around the world has shown that the characteristics of near-fault ground motion differ from those of far-fault records. In particular, the 1989 Loma Prieta, 1994 Northridge, 1995 Kobe, and 1999 Kocaeli earthquakes caused severe and extensive damage to structures located in near-fault regions. Compared to far-fault ground motions, near-fault ground motions impose greater displacement demands on structures. In the earthquakes that occurred in Pazarcık/Elbistan, Kahramanmaraş, on February 6, 2023, it was determined that the level of damage to structures or the number of collapsed buildings in some cities was greater in regions near the fault compared to regions farther from the fault. Therefore, this thesis investigates the effects of near-fault ground motion records on steel school structures. For this purpose, a four-story school building was designed, assuming that earthquake loads in both directions are resisted by highly ductile centrally braced steel frames (CBFs), while all other internal frames carry only vertical loads. The design of the highly ductile CBFs was carried out in accordance with ÇYTHYE 2016 and the Turkish Building Earthquake Code (TBDY 2018). The seismic performance of the capacity-designed CBFs was evaluated using nonlinear analysis methods, specifically static pushover and time-history analysis. In dynamic analyses, 30 earthquake ground motions reflecting near-fault behavior were considered to align with the study's objectives. Upon examining the results, it was observed that the buckling of the bracing elements under compressive forces was a decisive factor in the system behavior of the CBF frame. Additionally, in the dynamic analyses, the spectral matching approach for scaling earthquake ground motion records resulted in smaller displacement demands compared to the simple scaling method.