Dış destek (outrigger) kirişlerinin deprem etkisindeki betonarme yüksek bir binanın performansı üzerine etkisinin doğrusal ve doğrusal olmayan yöntemlerle incelenmesi

Abstract

Günümüzde yaygın kullanım alanı bulan yüksek yapılar yapı yüksekliği arttıkça, özellikle yatay yükler altında rijitlik ve yerdeğiştirme problemlerini beraberinde getirmiştir. Yüksek yapıların yatay yüklere karşı da istenilen emniyete sahip olabilmelerini sağlamak için taşıyıcı sistemlerinin uygun olarak seçilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (TBDY-2018) esas alınarak 29 katlı betonarme perde-çerçeveli bir yüksek yapının deprem yükleri altındaki davranışı incelenmiştir. TBDY-2018'de tavsiye niteliğinde dış destek kirişlerin yüksek binalarda dayanım fazlalıklarının sınırlandırılmasının gerekliliğine dikkat çeken maddesi dikkate alınarak incelenen 29 katlı yapıya, yapı yüksekliği H olmak üzere 0.33H ve 0.66H mesafelerinde dış destek kirişler ilave edilmiştir. Oluşturulan iki farklı model için öncelikle dayanıma göre tasarım kapsamında kullanılacak doğrusal hesap yöntemlerinden mod birleştirme yöntemine göre spektrum analizi gerçekleştirilmiştir. Yüksek yapıların davranışını daha doğru tahmin edebilmek için diğer gelişmiş ülkelerdeki deprem yönetmeliklerinde olduğu gibi TBDY-2018'de de doğrusal olmayan şekildeğiştirme esaslı tasarım yaklaşımı önerilmektedir. Bu amaçla; 29 katlı toplam yüksekliği 116.0 metre olan betonarme yüksek bir bina dış destek kirişli ve dış destek kirişsiz olarak ele alınmıştır. Ayrıca bu binaların zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizleri gerçekleştirilmiştir. Birinci bölümde; yüksek katlı binaların tarihçesi, performans analizine giriş, yüksek yapılarda dış destek kiriş hakkında genel bilgiler, yüksek binalar hakkında yapılmış çalışmalar, doğrusal ve doğrusal olmayan analiz yöntemleri hakkında bilgilere yer verilmiştir. İkinci bölümde; bina modelleri hakkında bilgiler ve kullanılan yöntemler ile yapılmış çalışmalardan bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde; yapılan çalışmalar ve analizler sonucu varılan değerler, tablolar ve grafikler halinde verilmiştir. Dördüncü bölümde; yapılan çalışmalar kapsamında bulunan sonuçlar dahilinde genel çıkarımlar ve önerilerden bahsedilmiştir. Çalışmanın sonucunda incelenen iki model için hedeflenen performans etkileri dahilinde kalınıp kalınmadığı tespit edilmiştir ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Dış destek kiriş kullanılan modelde yapı rijitliği ve perdelerde kesme kuvvetlerinin arttığı görülürken, buna bağlı olarak; yerdeğiştirmeler, göreli kat ötelemeleri, plastik dönme değerleri ve perdeler için eğilme momenti değerlerinin azaldığı görülmüştür.

Today, high-rise buildings, which are widely used, have brought about problems of stiffness and displacement, especially under horizontal loads. In order to ensure that high structures have the desired safety against horizontal loads, the carrier systems must be selected appropriately. In this thesis, the behavior of a 29-story reinforced concrete framed high-rise structure under earthquake loads is examined based on Turkish Building Earthquake Code 2018 (TBDY-2018). Outrigger beams were added to the 29-story structure on 0.33H and 0.66H levels (H is height of structure), because, these were advised in an article of TBDY-2018 for the necessity of limiting the excess strength of the beams in high-rise buildings. For two different models, firstly, spectrum analysis according to mode superposition methods of linear computational methods to be used within the scope of design according to strength is performed. In order to determinate more accurately the behavior of tall buildings, as in the earthquake regulations of other developed countries, the TBDY-2018 advised a nonlinear deformation based design approach. For this purpose; A 29-storey reinforced concrete building with a total height of 116.0 meters was investigated with outrigger beams and without outrigger beams. In addition, the nonlinear time history analysis of these buildings was performed. In the first section; information about history of high-rise buildings, introduction to performance analysis, general information about outrigged beams in high-rise buildings, studies on high-rise buildings and linear and nonlinear analysis methods were given. In the second part; information about the building models and studies about the methods used were mentioned. In the third section; the values obtained as a result of the studies and analyzes were given in tables and graphs. In the fourth section; conclusions and suggestions were mentioned within the scope of the studies. As a result of these analyzes, it was determined whether the two models examined were within the targeted performance effects or not and the results were given comparatively. In the model having outrigger beams, stiffness and shear forces in shear walls were increased. Thus, displacements, relative story drift, plastic rotations and bending moments of shear walls were decreased.