Çok katlı çelik yapıların deprem performansının belirlenmesi ve beton dolgulu kutu kesitli kolonların deprem performansına etkisi

Bu tez kapsamında 1994 yılında California, Amerika'da yaşanan Northridge depremi sonrasında çelik yapılarda gözlemlenen beklenmeyen hasarların nedenlerinin anlaşılması amacı ile oluşturulan SAC organizasyonunun yürüttüğü çalışmalar kapsamında tasarlanan 20 katlı Los Angeles yapısının deprem performansının belirlenmesi ve akabinde ilgili binanın boşluklu kutu kesit şeklinde tasarlanan kolonlarının beton dolgu ile doldurularak kompozit kesite çevrilmesi halindeki performans sonuçlarıyla karşılaştırılması yapılmıştır. Akabinde ise sonuçların daha da belirleyici hale gelmesi bakımından binadaki kat adedi 25'e çıkarılarak bu çalışma tekrarlanmıştır. Beton dolgulu dikdörtgen çelik kesitler ülkemizde son yıllarda yüksek yapıların kolon kesitlerinde kullanılmaktadır. Yüksek yapılarda bu tarz kesitlerin kullanımının temel sebebi,betonun yüksek basınç dayanımı ve çeliğin sünek davranışının kombine edilmesiyle beraber daha küçük alan kaplayan kesitlerle istenilen kesit kapasitelerinin yakalanabilmesidir. Ülkemizde çelik yapıların deprem performanslarının belirlenmesi için DBYBHY 2007 Bölüm 4'de verilen tasarım kriterleri kullanılmaktadır. Söz konusu durumda mevcut çelik yapılar için değerlendirme tasarım esaslarına dayanmakta ve lineer yöntemler ile yapılmaktadır. Yapılan bu değerlendirme sonucunda ise çelik kesitler için hasar seviyesi tanımlamaları yapılmamıştır. Bu nedenle bu tezde yapılan çalışmaların çelik yapıların deprem performansı ile ilgili olan kısımları FEMA 356 yönetmeliğinde tanımlanan kriterler doğrultusunda yapılmıştır. Bunun yanı sıra ülkemizde yürürlükte olan deprem yönetmeliği güncellenmektedir ve 2017 yılında güncellenmiş halinin yürürlüğe girmesi beklenmektedir. Bu anlamda kullanılan FEMA yönetmeliği ile taslak çalışmanın kısa bir karşılaştırması da bu tezin içinde verilmiştir. Binayı teşkil eden elemanların deprem kuvveti altındaki davranışlarına ilişkin hasar seviyeleri FEMA 356'da belirlenen limitlere göre tanımlanmıştır. Buna göre plastik mafsal özellikleri kesitlerin akma dayanımları veya akma dayanımları ve akma şekildeğiştirmeleri ile tanımlanmaktadır. Kolonlar ve kirişler arasındaki moment aktarımı birleşim bölgelerinde kompleks bir gerilme ve deformasyon dağılımmı ortaya koyar. Kolonların başlık bölgelerinde yüksek normal gerilmeleri, panel bölgesinde ise yüksek kayma gerilmeleri oluşmaktadır. Panel bölgelerinin modellenmesi konusunda birçok araştırma yapılmıştır. Bu çalışmada Gupta ve Krawinkler tarafından önerilen üç doğrulu panel bölgesi modeli kullanılacaktır. Beton dolgulu kesitlerin panel bölgeleri de kutu kesitli olduğu durumla aynı olduğu kabul edilmiştir. Beton dolgulu kesitlerin deprem performanslarının belirlenmesine ilişkin kriterler ise bugüne kadar herhangi bir yönetmelikte kendilerine yer bulamamışlardır. Her ne kadar Eurocode 8'in ilgili kısımlarında çelik kesitlerin performans kriterlerinin kompozit kesitler için de geçerli olduğu belirtilmiş olsa da, kompozit kesitlerin çeşitliliği gözönünde bulunduralacak olduğunda bu ibarenin yetersiz kaldığı görülebilir. Bu çalışmada kompozit kesitlerin deprem performanslarını belirlemek için daha önce literatürde yayınlanmış olan birtakım deneysel verilere dayalı belirli kriterler kullanılacaktır. Yapının değerlendirilmesinde DBYBHY 2017'de tanımlanan 475 yıl dönüş periyotlu (50 yılda aşılma olasılığı %10) deprem senaryosu için(DD-2) benzeştirilmiş yer kayıtları kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler yapılmış ve sonuçlar özetlenmiştir. İlgili kolonların kompozit olduğu durumda da aynı depremsellik şartlarına göre zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler yapılmış ve her iki durum için ortaya çıkan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Analizler neticesinde edinilen sonuçlar tablolar ve grafikler ile özetlenmiştir.