Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği/Ek/Bölüm 5

DEPREM ETKİSİ ALTINDA BİNALARIN ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME VE TASARIMI İÇİN HESAP ESASLARI

SİMGELER

A_sh = Enine donatı alanı (dikdörtgen kesit) [mm²]

A_os = Enine donatının alanı (dairesel kesit) [mm²]

ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME VE TASARIM YAKLAŞIMI

Tanım

Deprem etkisi altında bina taşıyıcı sistemlerinin tasarımı için iki ana yaklaşımdan biri olan Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım (ŞGDT) yaklaşımında:

(a) Mevcut veya daha önce ön tasarımı yapılmış taşıyıcı sistem elemanlarının doğrusal olmayan modelleme yaklaşımları ile uyumlu iç kuvvet – şekildeğiştirme bağıntıları belirlenir.

(b) Öngörülen performans hedef(ler)i ile uyumlu olarak seçilen deprem yer hareket(ler)i altında, taşıyıcı sistemin statik veya zaman tanım alanında dinamik artımsal yöntemlerle hesabı yapılır, doğrusal olmayan sünek davranışa ilişkin şekildeğiştirme talepleri ile gevrek davranışa ilişkin dayanım talepleri elde edilir.

(c) Elde edilen şekildeğiştirme ve iç kuvvet talepleri, öngörülen performans hedef(ler)i ile uyumlu olarak tanımlanan şekildeğiştirme ve dayanım kapasiteleri ile karşılaştırılır.

(d) Mevcut binalar için, şekildeğiştirme ve dayanım taleplerinin bunlara karşı gelen şekildeğiştirme ve dayanım kapasitelerinin altında olduğu veya onları aştığı gösterilerek şekildeğiştirmeye göre değerlendirme tamamlanır.

(e) Yeni yapılacak veya güçlendirilecek mevcut binalar için şekildeğiştirme ve dayanım talepleri, bunlara karşı gelen şekildeğiştirme ve dayanım kapasitelerinin altında ise şekildeğiştirmeye göre tasarım tamamlanır. Aksi durumda eleman kesitleri değiştirilir ve hesap tekrarlanarak yeniden değerlendirme yapılır ve bu şekilde şekildeğiştirmeye göre tasarım sonuçlandırılır.

Kapsam

5.1.2.1 – Bu bölümde açıklanan Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım – ŞGDT hesap esasları, Bölüm 13’te açıklanan Yüksek Binalar’ın tasarımı, Bölüm 14’te açıklanan DepremYalıtımlı Binalar’ın tasarımı ve Bölüm 15’te açıklanan Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi için uygulanacaktır.

5.1.2.2 – 5.1.3.2’te belirtilen binalarda, Bölüm 4’e göre Dayanıma Göre Tasarım – DGT hesap esasları uygulanarak ön tasarım yapıldıktan sonra, ayrıca bu bölümde açıklanan Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım – ŞGDT hesap esasları kullanılarak performans değerlendirmesi yapılacaktır.

5.1.2.3 – Bölüm 8’de tanımlanan tam ard-germeli önüretimli binaların ön tasarımı DGT yaklaşımı ile yapıldıktan sonra 8.4.3’e göre ŞGDT yaklaşımı ile performans değerlendirmesi yapılacaktır.

Performans Hedefleri

5.1.3.1 – Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım – ŞGDT kapsamında Bölüm 13’te açıklanan Yüksek Binalar’ın tasarımında ve Bölüm 15’te açıklanan Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi’nde esas alınacak performans hedefleri Tablo 3.4’te, Bölüm 14’te açıklanan DepremYalıtımlı Binalar’ın tasarımında esas alınacak performans hedefleri ise Tablo 3.5’te tanımlanmıştır.

5.1.3.2 – Tablo 3.4(a)’ya göre Deprem Tasarım Sınıfı DTS=1a, DTS=2a ve Bina Yükseklik Sınıfı BYS=2, BYS=3 olan binalarda;

(a) DD-2 deprem yer hareketinin etkisi altında I= 1.5 alınarak Bölüm 4’teki DGT hesap esasları ile yapılan tasarım bir ön tasarım olarak gözönüne alınacaktır.

(b) Ön tasarımı yapılan bina taşıyıcı sistemi bu kez DD-1 deprem yer hareketinin etkisi altında Tablo 3.4(a)’da İleri Performans Hedefi olarak tanımlanan Kontrollü Hasar (KH) performans hedefini ve ayrıca DD-3 deprem yer hareketi altında Sınırlı Hasar (SH) performans hedefini sağlamak üzere bu Bölüme göre Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım (ŞGDT) yaklaşımı ile değerlendirilecek ve gerekli olması durumunda tasarım iyileştirilecektir.

DEPREM ETKİSİNİN TANIMLANMASI VE DİĞER ETKİLERLE BİRLEŞTİRİLMESİ

5.2.1Deprem Etkisi

5.2.1.1 - Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım kapsamında, ayrıntıları 5.6’da açıklanan İtme Yöntemleri’nde esas alınacak deprem etkisi, 2.3.4 veya 2.4.1’de verilen yatay elastik tasarım ivme spektrumu veya 2.5’e göre seçilerek ölçeklendirilen deprem yer hareketleri olarak gözönüne alınacaktır

5.2.1.2 - Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım kapsamında, ayrıntıları 5.7’de açıklanan Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi’nde deprem etkisi, 2.5’e göre seçilerek ölçeklendirilen deprem yer hareketleri olarak gözönüne alınacaktır.

Deprem Etkisinin Diğer Etkilerle Birleştirilmesi

5.2.2.1 – Taşıyıcı sistem elemanlarının değerlendirilmesinde esas alınmak üzere, deprem etkisinin, düşey yük etkisi ile birleşimi Denk.(5.1)’te tanımlanmıştır:

$G+\varrho _{e}+0.2S+E_{d}^{(H)}+0.3E_{d}^{(Z)}$ (5.1)

Burada G sabit yük etkisini, S kar yükü etkisini, $E_{d}^{(Z)}$ ise 4.4.3’e göre belirlenen düşey deprem etkisini göstermektedir. Etkin hareketli yük etkisi, Tablo 4.3 ile tanımlanan Hareketli Yük Kütle Katılım Katsayısı n kullanılarak $\varrho _{e}=n\varrho$ olarak hesaplanacaktır. Yatay deprem etkisi $E_{d}^{(H)}$ 5.2.2.3’te tanımlanmıştır. 5.2.2.2 – Bu Bölüm’de verilen doğrusal olmayan hesap yöntemleri ile yapılacak deprem hesabından önce, Denk.(5.1)’de $E_{d}^{(H)}$ dışındaki statik düşey yüklerin taşıyıcı sisteme artımsal olarak uygulandığı doğrusal olmayan statik hesap yapılacaktır. Bu hesaptan elde edilen iç kuvvetler ve şekildeğiştirmeler yatay deprem hesabında başlangıç değerleri olarak gözönüne alınacaktır. Yeni yapılan ve güçlendirilen binalarda bu aşamada doğrusal olmayan ekildeğiştirmelere izin verilmez. Ancak mevcut binaların değerlendirilmesinde, (eğer varsa) doğrusal olmayan şekildeğiştirmeler de başlangıç değerleri olarak gözönüne alınacaktır.

5.2.2.3 - Denk.(5.1)'deki $E_{d}^{(H)}$ aşağıda (a) ve (b)'de belirtildiği şekilde tanımlanır.

(a) Doğrusal olmayan yatay deprem hesabının 5.6’da verilen İtme Yöntemleri ile yapılması durumunda $E_{d}^{(H)}$ (X) ve (Y) deprem doğrultularında ayrı ayrı hesaplanan etkilerin 4.4.2.1’e göre birleştirilmesi ile elde edilen yatay deprem etkisine karşı gelmektedir.

(b) Doğrusal olmayan yatay deprem hesabının 5.7’ye göre zaman tanım alanında yapılması durumunda, yatayda birbirine dik (X) ve (Y) doğrultularındaki deprem bileşenleri 2.5’e göre birlikte eş zamanlı olarak tanımlandığından, birleştirilmiş yatay deprem etkisi $E_{d}^{(H)}$, bu hesap sonucunda doğrudan elde edilmektedir.

DOĞRUSAL OLMAYAN HESAP İÇİN TAŞIYICI SİSTEMİN MODELLENMESİNE İLİŞKİN KURALLAR

Kütlelerin Modellenmesi

Kütlelerin modellenmesi 4.5.9'a göre yapılacaktır.

DOĞRUSAL OLMAYAN HESAP YÖNTEMİNİN SEÇİMİ

Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemleri

Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme ve Tasarım kapsamında kullanılacak doğrusal olmayan hesap yöntemleri, ayrıntıları 5.6’da açıklanan İtme Yöntemleri ile 5.7’de açıklanan Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi’dir.

Hesap Yönteminin Seçilmesi

5.5.2.1 – Ayrıntıları 5.6.2 ila 5.6.5’de açıklanan Tek Modlu İtme Yöntemleri, Tablo 3.3’e göre Bina Yükseklik Sınıfı BYS≥5 olan ve 5.6.2.2’de verilen koşulları sağlayan binalar için kullanılabilir. 5.6.6’da tanımlanan Çok Modlu İtme Yöntemleri ise BYS≥2 olan tüm binalar için kullanılabilir.

5.5.2.2 – Ayrıntıları 5.7’de açıklanan Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemi, tüm binaların deprem hesabında kullanılabilir. Bu yöntemin Bölüm 13’e göre yüksek binalar (Tablo 3.3’te BYS=1 olan binalar) için kullanımı zorunludur.

DOĞRUSAL OLMAYAN İTME YÖNTEMLERİ İLE DEPREM HESABI

Tek Modlu İtme Yöntemlerinde Depremin Modal Yerdeğiştirme Talebinin Elde Edilmesi

5.6.5.1 – Depremin modal yerdeğiştirme talebi’nin elde edilmesi, verilen deprem etkisi altında modal kapasite diyagramı tarafından temsil edilen modal tek serbestlik dereceli sistemin enbüyük yerdeğiştirmesi’nin hesabına karşı gelmektedir.

5.6.5.2 – Depremin modal yerdeğiştirme talebi;

(a) Modal tek serbestlik dereceli sistemde Doğrusal Olmayan Spektral Yerdeğiştirme olarak elde edilebilir.

(b) Modal tek serbestlik dereceli sistemin deprem etkisi altında zaman tanım alanında hesabından elde edilebilir.

Her iki yöntem EK 5B’de açıklanmıştır.

Çok Modlu İtme Yöntemleri

Doğrusal olmayan deprem hesabında, aşağıda 5.6.6.1 ve 5.6.6.2’de tanımlanan koşulları sağlamak kaydı ile, uluslararası uygulama literatüründe yer almış bulunan Çok Modlu İtme Yöntemleri de kullanılabilir.

5.6.6.1 – Çok Modlu İtme Yöntemi’nin, verilen tasarım spektrumuna göre özel durumda başlangıç (elastik) rijitlikleri kullanılarak doğrusal hesap için uygulanması sonucunda elde edilen tüm iç kuvvetlerin ve yerdeğiştirmelerin, aynı tasarım spektrumu esas alınarak 4.8.2’ye göre elde edilen büyüklüklerle birebir aynı olduğu hesap raporunda gösterilecektir.

5.6.6.2 – Kullanılan Çok Modlu İtme Yöntemi’nde binanın farklı titreşim modları için tanımlanan bağımsız sabit modal yük vektörlerinin yapıya artımsal olarak ayrı ayrı uygulanması durumunda, elde edilen modal iç kuvvetler istatistiksel olarak birleştirilmeyecek, 4B.2.4’e göre birleştirilmiş modal eleman uçyerdeğiştirmelerive akma dönmeleri ile uyumlu olarak hesaplanacaktır.

ZAMAN TANIM ALANINDA DOĞRUSAL OLMAYAN HESAP YÖNTEMİ İLE DEPREM HESABI

Tanım

Zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap, deprem yer hareketinin etkisi altında taşıyıcı sistemin hareket denklemlerini ifade eden differansiyel denklem takımının zaman artımları ile adım adım doğrudan integrasyonu’na karşı gelir. Bu işlem sırasında, doğrusal olmayan davranış nedeni ile sistem rijitlik matrisinin zamanla değişimi gözönüne alınır.

Deprem Kayıtlarının Seçimi ve Ölçeklendirilmesi

5.7.2.1 – Zaman tanım alanında yapılacak doğrusal olmayan hesaplarda en az onbir deprem yer hareketi takımı kullanılacaktır. Birbirine dik yatay iki doğrultudaki ivme kayıtları taşıyıcı sistemin (X) ve (Y) asal eksenleri doğrultusunda aynı anda birlikte etki ettirilecektir. Daha sonra ivme kayıtlarının eksenleri 90° döndürülerek hesap tekrarlanacaktır.

5.7.2.2 – Hesaplarda kullanılacak deprem kayıtlarının seçimi ve ölçeklendirilmesi 2.5’e göre yapılacaktır.

Hesapta Gözönüne Alınacak Hususlar

5.7.3.1 – Taşıyıcı sistemin doğrusal olmayan modellemesi 5.4’te verilen esaslara göre yapılacaktır.

5.7.3.2 – Taşıyıcı sistem elemanlarında doğrusal olmayan davranışa ilişkin enerji tüketimi dışında, doğrusal çalışan yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda oluşan dinamik enerji kaybı, hareket denklemlerinde viskoz sönüm matrisi ile temsil edilecektir. Viskoz sönüm matrisi, Rayleigh Orantılı Sönüm Matrisi veya Modal Sönüm Matrisi olarak oluşturulacaktır.

5.7.3.3 – Tüm doğrusal olmayan yöntemlerde olduğu üzere hesabın başlangıç adımında, 5.2.2.2’de belirtildiği üzere deprem dışı yüklemeler altında doğrusal olmayan artımsal statik hesap yapılır. Bu hesaptan elde edilen iç kuvvetler ve doğrusal olmayan şekildeğiştirmeler (yeni yapılan binalarda izin verilmez), deprem hesabında başlangıç değerleri olarak gözönüne alınacaktır.

5.7.3.4 – Hesapta kullanılacak zaman artımı, dinamik davranışa katkıda bulunan tüm titreşim modlarının yeterince temsil edilmesine olanak sağlayacak şekilde seçilecektir.

Değerlendirmeye Esas Şekildeğiştirme ve İç Kuvvet Talepleri

Sünek davranışa sahip elemanlarda değerlendirmeye esas şekildeğiştirme talepleri ile sünek davranışa sahip olmayan elemanlarda değerlendirmeye esas iç kuvvet talepleri, yapılan analizlerin (en az 2*11=22 analiz) her birinden elde edilen sonuçların enbüyük mutlak değerlerinin ortalaması olarak hesaplanacaktır.

ŞEKİLDEĞİŞTİRMELERİN VE İÇ KUVVETLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Betonarme ve Çelik Kazıklar İçin İzin Verilen Şekildeğiştirme ve İç Kuvvet Sınırları

5.8.3.1 – 16.10 ’a göre Yöntem I veya Yöntem II ile DD-1 deprem yer hareketi etkisi altında yapılan doğrusal olmayan yapı – kazık – zemin etkileşimi hesabı sonucunda betonarme veya çelik kazıklarda elde edilen plastik dönmeler için izin verilen sınırlar aşağıda (a), (b), (c)’ de tanımlanmıştır:

(a) Betonarme kazıkta plastik dönme sınırları olarak 5.8.1.2 ve 5.8.1.3’te verilen sınırların %35’si alınacaktır.

(b) Çelik kazığın temele bağlantısı için yapılan betonarme tıpada, plastik dönme sınırları olarak 5.8.1.2 ve 5.8.1.3’te verilen sınırların %50’si alınacaktır.

(c) Çelik kazıkta plastik dönme sınırları olarak EK 5C’de verilen sınırların %50’si alınacaktır.

5.8.3.2–Betonarme ve çelik kazıklar için 16.10’a göre Yöntem I veya Yöntem II ile DD-1 deprem yer hareketi etkisi altında yapılan doğrusal olmayan yapı – kazık – zemin etkileşimi hesabı sonucunda elde edilen iç kuvvet taleplerinin, Bölüm 7 ve Bölüm 9’da kolonlar için tanımlanan iç kuvvet kapasitelerinden daha küçük olduğu gösterilecektir. Ancak, iç kuvvet kapasitelerinin hesabında karakteristik malzeme dayanımları yerine Tablo 5.1’de verilen ortalama (beklenen) malzeme dayanımları esas alınacaktır.

ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE TASARIMININ SONUÇLANDIRILMASI

5.1.3.2’de belirtildiği üzere, Bölüm 4’te verilen Dayanıma Göre Tasarım yaklaşımı ile yapılan ön tasarımda belirlenen düşey taşıyıcı elemanların (perde ve kolon) ve temellerin boyut ve donatıları bu Bölüm’e göre yapılan doğrusal olmayan hesap sonucunda azaltılmayacaktır. Azaltma yapılmak istenirse, kesitler değiştirilerek her iki tasarım da tekrarlanacaktır. Diğer taşıyıcı elemanlar (kiriş, bağ kirişi, vb) için, gerekli görülürse, azaltma yapılabilir. Ancak bu durumda, bu Bölüm’e göre yapılan doğrusal olmayan hesap tekrarlanacaktır.

ÇELİK ELEMANLAR İÇİN İZİN VERİLEN ŞEKİLDEĞİŞTİRME SINIRLARI

DIŞMERKEZ ÇAPRAZLI ÇELİK ÇERÇEVELERİN VE ÇELİK BAĞ KİRİŞLİ SİSTEMLERİN ŞEKİLDEĞİŞTİRME SINIRLARI

Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistemlerde ve çelik bağ kirişli betonarme perdeli sistemlerde bağ kirişleri için şekildeğiştirme sınırları plastik dönme cinsinde Tablo 5C.5'te verilmiştir. Çelik bağ kirişli betonarme perdeli sistemlerde çelik bağ kirişlerinin rijitliği toplam bağ kirişi rijitliğinin %60’ı olarak alınacaktır