Displacement demand estimates of low and mid-rise reinforced concrete buildings using linear time history analysis

Ülkemiz mevcut bina stoğunun önemli bir bölümünü oluşturan düşük ve orta yükseklikteki betonarme binaların sismik değerlendirilmesinde, deplasman taleplerinin bulunması önemli bir yer tutmaktadır. Çalışma kapsamında sözkonusu binalar, 3-B modellenerek doğrusal elastik zaman tanım alanında analize tabi tutulmuştur. Mevcut binalar 2, 4 ve 7 katlı olarak temsil edilmiştir. Bina modellemesinde 1975 ve 1998 Türk Deprem Yönetmelikleri ve her bir yönetmelik durumunda iki farklı beton sınıfı durumu ele alınmıştır. Analizlerde İleri Yönlenme etkisine sahip 12 adet deprem, USGS zemin sınıflandırmasına göre A tipi zemin grubuna ait deprem kayıtlarından 5 adet, B tipi zemin grubuna ait 9 adet, C tipi zemin grubuna ait 10 adet ve D tipi zemin grubuna ait 5 adet olmak üzere toplamda 41 adet gerçek deprem ivme kayıtları kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan deprem gruplarının ivme spektrumları oluşturulmuş ve Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkındaki Yönetmelik 2007’deki 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan benzer zemin sınıfı ivme spektrumları ile karşılaştırılmıştır. D sınıfı zeminler üzerinde bulunan ivme kayıtlarının spektrumları dışında kalan gruplarda elde edilen ortalama spektrum değerlerinin yönetmelik ile uyumlu olduğu görülmektedir. 12 adet 3-B bina modelinin iki asal yönünde uygulanan 41 adet ivme kaydı ile toplam 984 adet zaman tanım alanında doğrusal elastik analiz yapılmıştır.Analiz sonuçlarından beton sınıfının yatay dayanım ve deplasman taleplerine etkisinin sınırlı olduğu gözlemlenmiştir. Her bina grubu ve deprem grubuna göre modellerden elde edilen maksimum ve minimum deplasman taleplerinde ciddi bir saçılım mevcuttur. Fakat bina modellerinin analizinde kullanılan deprem ivme kayıtlarının zemin tiplerine göre kendi içinde deplasman talepleri değerlendirildiğinde tutarlı bir eğilim vardır. Ayrıca bina modellerinin zaman tanım alanında analiz sonucunda Taban Kesme Oranı, Tepe Noktası Ötelenme Oranı, Göreli Kat Ötelenme Oranı ve Maksimum Göreli Kat Ötelenme Oranının katlara göre olma sıklığı tespit edilmiş ve değerlendirilmiştir. Paralel bir çalışmada elde edilen doğrusal elastik olmayan analiz sonuçları ile yapılan kıyaslamada tepe noktası deplasman taleplerinin 7 katlı binalar için uygun sonuçlar verdiği görülmüştür. 2 ve 4 katlı binalarda zemin grubu ve diğer parametrelere bağlı olarak saçılımın çok olduğu tespit edilmiştir.Seismic displacement demands are essential in seismic evaluation of low and midrise reinforced concrete (RC) buildings, major part of building stock in Turkey. 3-D models of representative buildings are subjected to linear time history analysis. 2-, 4- and 7- story buildings reprsent existing low- and mid-rise RC buildings. 1975 and 1998 Turkish Earthquake Code (TEC) and two different concrete strength for each code are considered. Total of 41 ground motions recorded in past earthquakes in five different groups have been selected for the analysis; 12 records with forward directivity effect, 5 records on Soil Type A, 9 records on Soil Type B, 11 records on Soil Type C and 5 records on Soil Type D according to USGS soil classification. Response spectrum of each group is compared to corresponding spectrum in 2007 TEC using earthquake with %10 probability of exceedance in 50 years, noting that there is no soil type consideration for the records with forward directivity effect. Except Soil Type D, the average spectrum of each group of records is comparable to that of TEC. The representative 12 3-D buildings are subjected to 41 ground motion records in two principal directions resulting in total of 984 linear elastic time history analyses. The concrete strength has limited effect in lateral strength and displacement demands of the buildings for the considered cases in this study. There is a wide scatter in displacement demands of the considered building and erathquake sets. However, the scatter between minimum and maximum displacement demands of each bulding becomes smaller when they are evaluated for each earthquake set, seperately. Also the base shear coefficient, roof drift, maximum interstory drift and the story with maximum interstory drift have been obtained and discussed in the current study. The comparison of the current study results with that of a parallel study using nonlinear time history shows that roof displacement demands from linear and nonlinear time history analyses are similar for 7-story buildings. Roof displacement demands of 2- and 4-story buildings have considerably large scatter depending on soil type and other parameters