Çok katlı bir yapının betonarme ve çelik taşıyıcı sisteme sahip olarak 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde tanımlanan zemin sınıflarına göre çözümlenmesi ve ekonomik açıdan karşılaştırılması

Abstract

Günümüzde yaygın bir şekilde kullanılan çok katlı betonarme yapıların avantajları yanında birçok dezavantajı da mevcuttur. Bu dezavantajlardan biri yapı ağırlığıdır. Betonarme çeliği ve hazır betonlarla kompozit bir şekilde üretimden oluşan betonarme yapılarda, yapı ağırlığı çok yüksek seviyelere çıkabilmektedir. Bu durum da yapının deprem davranışında ve zemin ile olan etkileşiminde büyük değişiklikler meydana getirebilmektedir. Özellikle yapı ağırlığının ve yüksekliğinin fazla olması durumunda nispeten gevşek ve yumuşak temel zemini koşullarında yapı deprem davranışının problemli olabileceği ve yapısal hasarların meydana gelebileceği söylenebilir. Çelik yapıların da betonarme yapılara nazaran birtakım dezavantajı bulunmakla birlikte, çelik taşıyıcı sistem kullanımı yapı ağırlığını azalttığından depremin yapıya olan etkisi de azalmaktadır. Ayrıca yapı ağırlığının düşmesi sonucu temel zeminine aktarılan yüklerde azalmalar olacağından zemin iyileştirme maliyetleri de düşmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde tanımlanan zemin sınıfları dikkate alınarak hem betonarme hem de çelik taşıyıcı sisteme sahip çok katlı bir yapının yapısal çözümlemelerini yapmak ve bu yapıları maliyet açısından karşılaştırmaktır. Bu amaç doğrultusunda çalışma dört ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde betonarme ve çelik yapıların tarihsel gelişimi ve bu tip yapılara etkiyen yükler hakkında genel bilgiler, literatür araştırması ve çalışmanın amacı ve kapsamı verilmektedir. İkinci bölümde, analizleri yapılacak olan betonarme ve çelik yapıların tasarım özelliklerinden ve yapısal modellemelerinden bahsedilmekte ve 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde tanımlanan zemin sınıflarına göre spektrum değerleri hesaplanarak yapı analizleri gerçekleştirilmektedir. Ayrıca gerçekleştirilen analizlere bağlı olarak elde edilen yük ve metraj değerleri karşılaştırılmaktadır. Üçüncü bölümde analizi yapılan sistemler yük, maliyet ve zemin özelliklerinin değişimi açısından irdelenmektedir. Dördüncü bölümde ise çalışmadan elde edilen sonuçlar ve öneriler verilmektedir. Bu bölümü kaynaklar listesi ve özgeçmiş bölümleri izlemektedir. Elde edilen sonuçlar, yapısal sistemlerin davranışının ve maliyetinin yapının ağırlığına, kullanılan yapı malzemesine, deprem yüklerine, yapının taşıyıcı sistemine, yerel zemin koşullarına, temel tipine bağlı olarak değişebileceğini göstermektedir. Bu bağlamda, doğru ve güvenilir bir tasarım için bu parametrelerin tasarım aşamasında göz önüne alınması büyük önem arz etmektedir.

There are also many disadvantages besides the advantages of multi-story reinforced concrete structures, which are widely used today. One of these disadvantages is the weight of the structure. In reinforced concrete structures composed of ready-mixed concrete and steel, the structural weight can rise to very high levels. This situation may also cause great changes in both earthquake behavior of the structure and its interaction with soil. Especially in case the structural weight and height are high, it can be stated that earthquake behavior can be problematic and structural damage can occur in relatively loose and soft subsoil conditions. Although there are some disadvantages of steel structures compared to reinforced concrete structures, since the use of steel bearing system reduces the weight of the structure, the effect of the earthquake on the structure also reduces. In addition, as the result of the decrease in the weight of the structure, since there will be reductions in the loads transferred to the foundation soil, the cost of soil improvement also reduces. The main purpose of this study is to make structural analysis of a multi-story structure having reinforced concrete and steel bearing systems considering the soil classes defined in 2018 Turkey Building Earthquake Code, and to compare these structures in terms of cost. In line with this purpose, the study consists of four main parts. In the first chapter, general information about the historical development of reinforced concrete and steel structures and the loads acting on these types of structures, literature investigations, and the aim and scope of the study are given. In the second part, the design features and structural modellings of the reinforced concrete and steel structures to be analyzed are mentioned, and by calculating the spectrum values according to the soil classes defined in 2018 Turkey Building Earthquake Code, the structural analyses are performed. Furthermore, the estimations of the load and quantity obtained depending on the analyses carried out are compared. In the third section, the systems analyzed are examined in terms of the load, cost and variation of soil properties. In the fourth chapter, conclusions obtained from the study and suggestions are given. This chapter is followed by references list and autobiography. The obtained results shows that the behavior and cost of the structural systems can vary depending on the weight of the structure, the construction material, the earthquake loads, the bearing system of the structure, the local soil conditions and the foundation type. In this context, it is of utmost importance that these parameters are taken into account in the design stage for an accurate and reliable design.