Evaluation of building type adjacent structures' interacted and single seismic performances by fragility curves

M. Hasan Boduroglu (MEF Author)Mevcut yapıların deprem performans, risk ve güçlendirme analizlerinde, yanındaki yapı ile olan ilişkisini uygun modelleme teknikleri ile analiz aşamasının içine dâhil ederek, sonuçların tekbaşına analiz edilmiş binalara göre olan farklılıklarını incelemek önemli bir konu olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, literatürdeki komşu binaların birbirleri ile olan etkileşim modelleri, statik itme analizi ve doğrusal olmayan hesap yöntemleri, deprem ivme kayıtlarının bir veri tabanından alınması ve tasarım spektrumuna göre ölçeklenmesi, zaman tanım alanına göre hesap yöntemi, hareket denkleminin Newmark-b yöntemi ile sayısal çözümü ve kırılganlık eğrileri ile bina performans seviyelerinin belirlenmesi konuları incelenmiştir. Bitişik (komşu) ve birbirine benzer binaların, deprem performanslarının birbirileri ile olan etkileşimli ve deprem yönüne göre değişen bir şekilde yapı blokları olarak ele alınıp, hasar görebilirlik-kırılganlık eğrileri yönünden değerlendirilmeleri incelenmiş ve binaların ayrı ayrı analiz edildikleri duruma göre daha farklı sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.The performance-based analysis for the low-storey building type structures are generally carried out, as those buildings were isolated single standing buildings with no interaction with adjacent buildings. Incorporating the interaction of the adjacent buildings in seismic performance and risk (retrofitting) analysis by using proper modelling techniques seems important by means of obtaining the deviation of the results from the conventional analysis results of isolated single modelled structures. Literature review has been carried out for the following topics; adjacent building models, push-over analysis, earthquake acceleration, time series database analysis and scaled records, time history analysis of equation of motion with Newmark-beta method and fragility curves for building performance levels. The aim of this study is the evaluation of vulnerability risk via fragility curves for seismic performance of adjacent buildings as interacting structures. Results show that interacted and isolated analysis types yields different seismic performance levels.WOS:000447831900010TR - DizinEmerging Sources Citation IndexArticleEylül2015YÖK - 2015-1

Deprem etkisi altındaki simetrik ve asimetrik yapıların, lineer olmayan tepkilerine dolgu duvarlarının katkısı

Generally during the design procedure, the stiffness of infill wall is not taken into account. However, these walls have an initial stiffness which causes torsional and translational response even the structure is symmetric under earthquake effect. If the structure is asymmetric, these walls change torsional response of structures. In order to investigate this effect, different structural models are designed with and without infill walls. The nonlinear behavior of both infill walls and structure should be taken into account as nonlinear force-displacement relation. Six different earthquake records which have different characteristics are applied to both asymmetric and symmetric structures as earthquake excitations then the response of structures are calculated in time history domain. In order to prevent stability problems in time history domain, the time interval was changed from 0.02 sec to 0.005 sec by using linear interpolation functions. The basis of program which is used to calculate structural response characteristics is using State Space Method in order to calculate dynamic response characteristics of structures under earthquake motions.  According to results, the effects of infill walls to the dynamic response characteristics of symmetric and asymmetric structures are interpreted. Keywords: Torsion, earthquake, irregularity, asymmetry, state space, bilinear, dynamic analysis.Tasarım aşamasında, dolgu duvarların rijitliklerinin yapı davranışına katkısı dikkate alınmamaktadır.  Ancak bu elemanların sahip oldukları rijitliğin, yapıların gerek simetrik gerekse asimetrik plana sahip olması durumunda, deprem etkisi altında, yapı davranışını etkilemesi beklenmelidir. Burulma tepkisi beklenmeyen simetrik planlı yapılarda, duvar etkisi ile burulma tepkisi ortaya çıkabilmektedir. Bu etkileri inceleyebilmek için seçilen simetrik ve asimetrik yapı modelleri hesaplanarak, farklı deprem etkileri altında tepkileri yorumlanmıştır. Taşıyıcı elemanlar ve duvarlar, malzeme bakımından lineer olmayan şekilde modellenmiştir. Yazılan programda “Durum Uzayı” yöntemiyle sayısal integrasyon yapılarak, yapı dinamik tepki karakteristikleri elde edilmiş, bulunan verilerin karşılaştırılmasına dayanarak duvarların, yapıların dinamik ötelenme ve burulma  tepkisine yaptığı katkılar gösterilmiştir.  Anahtar Kelimeler: Burulma, deprem, düzensizlik, asimetri, durum uzayı, bilineer, dinamik analiz.&nbsp

Yapıların deprem davranışlarının iyileştirilmesi için çelik çapraz elemanların optimum yerleşimi

The different rehabilitation systems have been used to upgrade the seismic response of the structures. Common rehabilitation techniques were based on two basic approximations; to rehabilitate with adding new elements such as steel bracing and shear walls or to upgrade with selectively strengthening the deficient structural elements of the buildings. In this study, the optimal placement of X steel braces is presented for a planar building frame. The optimal placement is defined as the optimal size and location of the braces. Steady state response of the structure evaluated first undamped natural frequency is defined transfer functions that are independent on initial values and input excitation. The objective functions are chosen as the transfer function amplitude of the top displacement and the transfer function amplitude of the base shear force evaluated at the undamped fundamental natural frequency of the structure. In the optimization procedure, the stiffness parameters of the added braces are defined as the design variables. Principal optimality criteria are derived using Lagrange Multipliers Procedure. Obtained nonlinear equations are solved with "Steepest Direction Search" algorithm. Sensitivities of the objective function are derived analytically. A simplified algorithm for the state of the base shear force as objective function is shown. The response of the structure is investigated both the transfer function amplitude and the time history analysis values under El Centro earthquake forces.  Keywords: Transfer function, earthquake behavior, structure optimization, rehabilitation of structure.Bu çalışmada, düzlem çerçeveler için X tipi çelik diyagonallerin optimum yerleşimi gösterildi. Optimum yerleşim diyagonallerin optimum yer ve büyüklükleri tanımlandı. Birinci mod etkisindeki kararlı yapısal davranış, başlangıç durumlarından ve giriş hareketinden bağımsız olan transfer fonksiyonları ile ifade edildi. Amaç fonksiyonları yapının birinci moduna karşı gelen transfer fonksiyonu tepe deplasmanı ve taban kesme kuvveti olarak seçildi. Optimizasyon yönteminde, tasarım değişkenleri olarak  eklenen diyagonallere ait olan rijitlik parametreleri tanımlandı. Lagrange çarpanları yöntemi kullanılarak optimumluk kriterleri türetildi. Ortaya çıkan doğrusal olmayan denklem takımı en dik yön algoritması (Steepest Direction Search Algorithm) ile çözüldü. Yapının davranışı hem transfer fonksiyonlarına bağlı olarak hem de El Centro deprem kuvvetleri altında araştırıldı.  Anahtar Kelimeler: Transfer fonksiyonu, deprem davranışı, yapı optimizasyonu, yapı iyileştirmesi