Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi

Bozdogan, kanat burak; KARA, DÖNDÜ; KESKİN, ERDINC

doi:10.2339/politeknik.598627

Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi

Döndü KARA, (Kırklareli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Kırklareli, Türkiye)

Kanat Burak BOZDOĞAN, (Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Çanakkale, Türkiye)

Erdinç KESKİN (Kırklareli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Kırklareli, Türkiye)

Politeknik Dergisi

10 1

Yıl: 2020 Cilt: 23 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 1347 - 1355 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.2339/politeknik.598627 İndeks Tarihi: 17-06-2021

Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi

Öz:

Bu çalışmada, düzlem çerçevelerin periyotlarındaki değişim yapı zemin etkileşimi dikkate alınarak incelenmiştir. Bu amaçlaTürkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde yer alan zemin sınıflarını temsil eden 5 farklı zemin sınıfı dikkate alınmıştır. Çalışmadabasitleştirilmiş yöntemlerin bu tür sistemlerin serbest titreşim analizinde kullanılmasının uygunluğu araştırılmıştır. Tipik birçerçeve sistemin serbest titreşim analizi beş farklı zemin sınıfı için dört farklı yaklaşımla yapılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır.Birinci modelde SAP2000 yazılımı kullanılarak zemin kabuk elemanlarla modellenmiştir. İkinci modelde gene SAP2000kullanılmış ancak zemin eşdeğer kolonlarla temsil edilmiştir. Üçüncü modelde ise çerçeve sistem ile zemin eşdeğer kayma kirişiyaklaşımı ile modellenmiştir. Bu modele ait yatay rijitlik matrisleri ve kütle matrisleri SCILAB paket programı yardımıylaoluşturularak periyotlar elde edilmiştir. Dördüncü model ise yapı ve zeminin yapı yüksekliği ve zemin tabakaları boyunca üniformolduğu kabulüne dayanmaktadır. Dördüncü modelde literatürde yer alan pratik bir bağıntı çalışmada ele alınan örneğe uygulanarakdoğal titreşim periyotları farklı beş zemin sınıfı için elde edilmiştir. Çalışmanın sonunda elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelime:

Free Vibration Analysis of Frame Systems with Soil Structure Interaction

Öz:

In this study, the change of periods of planar frames by considering the soil-structure interaction is examined. For this aim, 5 different soil classes which representing in Turkey seismic code are considered. In this study, the suitability of using simplified methods for free vibration analysis of structure-soil interaction was investigated. Free vibration analysis of a typical frame system was carried out with four different approaches for five different soil classes and the results were compared. In the first model, the soil was modeled with shell elements using SAP2000 software. In the second model, SAP2000 was used again, but the soil was represented by equivalent columns. In the third model, the frame and shell are modeled with the equivalent shear beam approach. Lateral stiffness matrices and mass matrices of this model were created by the help of SCILAB software and periods were obtained. The fourth model is based on the assumption that the structure and soil are uniform throughout the building height and soil layers.In the fourth model, a practical equation in the literature was applied to the sample and the natural vibration periods were obtained for five different soil classes. At the end of the study, the results were evaluated.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Wolf, J.P. ,” Dynamic soil-structure interaction”, Prentice Hall, (1987).
[2] Wolf, P. J., “Classification of analysis methods for dynamic soil-structure interaction, Second International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering & Soil Dynamics ,Missouri University of Science and Technology Scholars' Mine ,1821-1832,(1991).
[3] Nadjai, A., Johnson, D.and Lyness, F. J., “Soil–structure interaction in tall buildings by a discrete force method”, Proc. Instn Civ. Engrs Structs & Bldgs, 134(1): 9-18, (1999).
[4] Mylonakis G. and Gazetas, G.,“Seismic soil structure interaction: beneficial or detrimental”, Journal Of Earthquake Engineering, 4( 3): 277-301.(2000).
[5] Massumi, A. and Tabatabaiefar, H.R., “A Criterion for considering soil-structure interactıon effects in seismıc design of ductile rc-mrfs according to Iranıan codes” , The 14 th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China,(2008).
[6] García, A. J., “Soil structure interaction in the analysis and seismıc design of reinforced concrete frame buildings”, The 14 th World Conference on Earthquake Engineering, Beijing, China ,(2008).
[7] Kausel, E., “ Early history of soil-structure interaction”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering,30:822- 832,(2010).
[8] Mahmoudpour, S., Attarnejad, R.and Behnia, C., “Dynamic analysis of partially embedded structures considering soil-structure interaction in time domain”, Mathematical Problems in Engineering, (2011).
[9] Kraus, I. and Džakić, D., “Soil-structure interaction effects on seismic behaviour of reinforced concrete frames” 5.SE-EEE Conference,Croatia.(2013).
[10] Tabatabaiefar, R.H. and Fatahi B,“Idealisation of Soil– structure system to determine inelastic seismic response of mid-rise building frames”,Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 66: 339–351, (2014).
[11] Venanzi, I., Salciarini D. and Tamagnini C.,”The effect of soil-foundation-structure interaction on the windinduced response of tall buildings, Engineering Structures ,79: 117-130,(2014).
[12] Bilotta, E., Sanctis D. L., Laora D. R., D’onofrio, A. and Silvestri, F., “Importance of seismic site response and soil–structure interaction in dynamic behaviour of a tall Ge´otechnique,65(5):391–400, (2015).
[13] Tabatabaiefar, R.H. and Clifton, T., “Signifıcance of considering Soil-Structure interaction Effects On seismic design of unbraced buildıng frames resting on soft soils”, Australian Geomechanics,51(1),(2016).
[14] Kabtamu, G.H., Peng, G. and Denghong, C., “Dynamic analysis of soil structure interaction effect on multi story rc frame”, Open Journal of Civil Engineering, 8: 426- 446, (2018).
[15] Bap B. Z.and Kollár P.L,”Effect Of Resonance in SoilStructure Interaction For Finite Soil Layers”, Periodica Polytechnica Civil Engineering, 62(3):738-747,(2018) .
[16] Penava, D., Ivan Kraus, I., Petronıjevıć, M. and Schmıd, G., “Dynamic Soil-Structure Analysis Of Tower-Like Structures Using Spectral Elements”,Gradevinar ,25(3):(2018).
[17] Anwar, N., Uthayakumar, A. and Najam F. A., “Significance Soil-Structure Interaction in Seismıc Response of Buildıngs”, Ned Unıversıty Journal Of Research-Specıal Issue On Fırst South Asıa Conference On Earthquake Engıneerıng (Sacee'19),(2019).
[18] Arias,H. and Jaramillo,J.D.,”Base Shear Determination Using Response-Spectrum Modal Analysis of MultiDegree-of-Freedom Systems with Soil–Structure Interaction”, Bulletin of Earthquake Engineering,17(4),3801-3814:(2019).
[19] Aydınoğlu,N.” Üstyapı-Zemin Ortak Sisteminin Deprem Hesabı”,Doktora tezi,İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü,(1977).
[20] Dumanoğlu,A, “Yansıtmayan sınırların yapı zemin dinamik etkileşim problemlerine uygulanışında hata analizleri”, Deprem Araştırma Enstitüsü Bülteni, 6(21): 1-16,(1978).
[21] Livaoğlu R. and Doğangün A., “Farklı taşıyıcı sisteme sahip ayaklı depoların zemin sınıflarına göre dinamik davranışlarının irdelenmesi”, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7(3): 70-77,(2003).
[22] Çağlar, N., Garip, Z., Ş. and Yaman, Z., D., “Deprem etkisindeki betonarme yapılarda yapı-zemin etkileşimi”, Deprem Sempozyumu ,Kocaeli,1089-1096: (2005).
[23] Mısır, İ., S., Özden, G. and Kahraman, S., “Temel-zemin yaylarının alansal etkileşimi ve yapı davranışına etkisi”, Deprem Sempozyumu ,Kocaeli,1064-1073: (2005).
[24] Karabörk, T., Deneme, Ö., İ. and Bilgehan, R., P., “Temeli izole edilen yapılarda dinamik yapı-zemin etkileşimi”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 26(1): 77-87,(2010).
[25] Geneş, M. C., Doğanay, E., Bikçe and M., Kaçın, S., (2011) “Soil-structure interaction in rc frame buildings from strong-motion recordings”, KSU Mühendislik Dergisi, 14(1),(2011).
[26] Siyahi, B., Çetin, K. O. and Bilge H. T., “Geoteknik deprem mühendisliği açısından zemin - temel - yapı etkileşimine kritik bakış”, Türkiye Mühendislik Haberleri, 484:41-50, (2013).
[27] Derdiman, M., K., “Farklı özelliklere sahip zeminlerin betonarme yüksek yapılarda yapı salınım periyoduna etkisi”, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 13: 9-15,(2013).
[28] Çaycı, B., T. and İnel, M., “Mevcut betonarme binalarda zemin yapı etkileşiminin sismik davranış üzerindeki etkileri”, 3. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, İzmir, (2015).
[29] Garip, Z., Ş., “Yumuşak kat düzensizliği olan betonarme binalarda yapı zemin etkileşimi”, 5th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, Bakü ,1036-1045,(2017).
[30] Çetinkaya, M. Y., Çelebi, E. and Kırtel, O., “Yapı-temelzemin sismik etkileşim probleminin Adapazarı bölgesi için empedans fonksiyonları yardımıyla analizi”, Politeknik Dergisi, 20 (2): 325-332,(2017).
[31] Kılıçer, S. and Özgan, K., “Deprem yükü etkisindeki betonarme yapıların tasarımında yapı-zemin etkileşiminin incelenmesi”, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 4(1): 1-10,.(2018).
[32] Avcı, Y. and Yazgan, U., “Zemin-yapı etkileşimli sistemlerde en büyük doğrusal olmayan yer değiştirme oranı”, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3):1527-1537,(2019).
[33] TBDY 2018, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği”, AFAD, (2018).
[34] Tezcan, S. and Durgunoğlu ,T. , “Jeofizik etütlerin zemin büyütme analizindeki önemi ve örnekler”,Jeofizik,14:43- 60, (2000).
[35] SAP2000, "Evaluation Version", Computers and Structures, (2018).
[36] Das,B., “Principles of Soil Dynamics”, PWS-Kent Pub. Co, (1993).
[37] Özkan M.Y., “Zemin Dinamiğine Giriş”, Nobel Akademik Yayıncılık, (2017).
[38] Taranath B.S., “Reinforced Concrete Design of Tall Buildings”, CRC Press, (2009).
[39] Murashev, V., Sigalov, E., and Baikov, V. N., “Design of Reinforced Concrete Structures”, Mir Publishers, (1976).
[40] Bilyap,S.,” Betonarme Yüksek Yapılarda Perde Çerçeve Sistemlerinin Yatay Kuvvetlere Göre Hesabı”,Ege Üniversitesi Matbaası,(1979).
[41] Ertutar,Y.,” Betonarme Yüksek Yapılarda Yatay Yük Etkisi”, Dokuz Eylül Üniversitesi Yayınları,(1995).
[42] SCILAB, Open Sources Software for Numerical Computations, https://www.scilab.org/fr.
[43] Kiefer,A.and Leger,P.,”Semi-continuum seismic analysis of soil-building systems”, Engineering Structures, 21:332-340,(1999).
[44] The MathWorks Inc. MATLAB 7.0 (R14SP2). The MathWorks Inc., (2005).
[45] Ruiz,S.and Saragoni,G.R.,”Free vibration of soils during large earthquakes”,Soil Dynamics and Earthquake Engineering,29:1-16,(2009).

APA	KARA D, Bozdogan k, KESKİN E (2020). Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. , 1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
Chicago	KARA DÖNDÜ,Bozdogan kanat burak,KESKİN ERDINC Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. (2020): 1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
MLA	KARA DÖNDÜ,Bozdogan kanat burak,KESKİN ERDINC Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. , 2020, ss.1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
AMA	KARA D,Bozdogan k,KESKİN E Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. . 2020; 1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
Vancouver	KARA D,Bozdogan k,KESKİN E Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. . 2020; 1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
IEEE	KARA D,Bozdogan k,KESKİN E "Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi." , ss.1347 - 1355, 2020. 10.2339/politeknik.598627
ISNAD	KARA, DÖNDÜ vd. "Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi". (2020), 1347-1355. https://doi.org/10.2339/politeknik.598627

APA	KARA D, Bozdogan k, KESKİN E (2020). Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. Politeknik Dergisi, 23(4), 1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
Chicago	KARA DÖNDÜ,Bozdogan kanat burak,KESKİN ERDINC Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. Politeknik Dergisi 23, no.4 (2020): 1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
MLA	KARA DÖNDÜ,Bozdogan kanat burak,KESKİN ERDINC Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. Politeknik Dergisi, vol.23, no.4, 2020, ss.1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
AMA	KARA D,Bozdogan k,KESKİN E Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. Politeknik Dergisi. 2020; 23(4): 1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
Vancouver	KARA D,Bozdogan k,KESKİN E Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi. Politeknik Dergisi. 2020; 23(4): 1347 - 1355. 10.2339/politeknik.598627
IEEE	KARA D,Bozdogan k,KESKİN E "Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi." Politeknik Dergisi, 23, ss.1347 - 1355, 2020. 10.2339/politeknik.598627
ISNAD	KARA, DÖNDÜ vd. "Çerçeve sistemlerin yapı zemin etkileşimli serbest titreşim analizi". Politeknik Dergisi 23/4 (2020), 1347-1355. https://doi.org/10.2339/politeknik.598627