Betonarme yapıların deprem sonrası performans analizi ve uygun güçlendirme yöntemlerinin belirlenmesi
Post-earthquake performance analysis of reinforced concrete structures and the proper strengthening methods
- Tez No: 1018044
- Danışmanlar: PROF. DR. TURGAY ÇOŞGUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat ve Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Betonarme yapıların sismik dayanıklılığı, günümüz inşaat mühendisliğinin en önemli dönüm noktalarından birini teşkil etmektedir. Bu yüksek lisans tezinde, sismik deprem yükleri altında yapısal rijitliği ve bütünlüğünü yitirme riski taşıyan bir binanın, TBDY-2018 standartları doğrultusunda 'zaman tanım alanında' gerçekleştirilen non-lineer analizlerle perfomansı değerlendirilmiştir. Çalışma, yapının sadece statik olarak kapasitesini değil; plastik mafsal dağılımları, katlar arası ötelenme limitleri, enerji tüketim dinamiklerinden hedeflenen performans seviyelerine kadar uzanan geniş bir çerçevede, deprem etkisindeki gerçeğe yakın davranışını analiz edip çözümlemeyi odak noktasına almaktadır. Analizlerin sonucunda 'sistemde zayıf halka' olarak teşhis edilen yapısal taşıyıcı elemanların, hedeflenmiş olan performans eşik değerlerini yakalayabilmesi adına bir dizi revizyonlar kurgulanmıştır. Bu kurgular doğrultusunda; betonarme kesitlerin artırılması (mantolama), sisteme rijitlik kazandıracak ilave perde duvar aplikasyonları, ve modern bir mühendislik yaklaşımı olan FRP (Fiber Takviyeli Polimer) ile sargılama yöntemleri, yapısal verimlilik ve maliyet-performans dengesi gözetilerek araştırılmıştır.Uygulanan güçlendirme stratejilerinin sağladığı faydalar ile; tekrardan gerçekleştirilen performans analizleri ışığında elde edilen performans bulguları ışığında, özellikle perde duvar ilavesi, kolonların mantolama ile güçlendirilmesi ve FRP sargılama tekniklerinin; yapının yük taşıma kapasitesini maksimize etme, ötelenme (deplasman) değerlerini minimize etme ve sismik enerji yutma sönümleme yetisini optimize etme noktasında en yüksek geri dönüşleri sağladığı gözlemlenmiştir. Toplam beş ana bölümde incelenen bu yüksek lisans tez çalışmasının giriş kısmında; deprem fenomeninin yapısal karakteristikler ve sosyo-ekonomik güvenlik üzerindeki belirleyici etkisi irdelenmiş, tezin stratejik hedefi çizilmiş ve konuyla ilgili ulusal/uluslararası literatürde performans odaklı tasarım ve güçlendirme paradigmaları üzerine kapsamlı bir zemin oluşturulmuştur. Çalışmanın ikinci safhasında; yapısal taşıyıcı sistem davranışının çözümlenmesine yönelik uygulanan lineer olmayan yaklaşımlar ve zaman tanım alanında dinamik analiz adımları incelenmiştir. Modelleme disiplini içerisinde; malzemenin bünye denklemleri, mevcut yapının sahadaki gerçek durumu ve analiz varsayımları titizlikle tanımlanmıştır. Ayrıca, yapının sismik tepkisini belirleyen plastik mafsal mekanizmaları, enerji tüketim potansiyeli, global taban kesme kuvveti, kat seviyelerindeki ötelenme (drift) limitleri ve çatı deplasmanı gibi kritik parametreler, eleman hasar sınırları baz alınarak detaylandırılmıştır. Tezin üçüncü kısmında ise, TBDY-2018 yönetmeliğinin yer hareketi tanımlamalarına ve sismik tasarım esaslarına odaklanılmıştır. Bu bölümde, zaman tanım alanında gerçekleştirilen doğrusal olmayan analizlerin bel kemiğini oluşturan deprem kayıtlarının, yönetmeliğin öngördüğü spektral uygunluk ve ölçekleme kriterlerine göre nasıl manipüle edildiği ve sismik analize hazır hale getirildiği teknik bir detayla aktarılmaktadır. Yüksek lisans tezinin dördüncü kısımında ise, mevcut betonarme yapının sismik dayanım profilini ortaya koyan 'uygulama ve performans çıktıları' detaylı olarak verilmiştir. Bu kısımda; TBDY-2018 yönetmeliğinin parametreleri ile seçilen 11 farklı deprem verisi, yapının iki ana doğrultusunda simüle edilerek sistemin sınırları kontrollü şekilde zorlanma aşımasına geçilmiştr. Tez çalımasında ; öncelikle mevcut taşıyıcı sistemin geometrik ve mekanik karakterizasyonu ile başlayıp, lineer performans analizlerinden elde edilen ön verilerle bir temel teşkil etmektedir. Takiben, tercih edilen güçlendirme stratejilerinin sisteme entegrasyon süreçleri; adım adım hesap kurguları ve mühendislik varsayımlarıyla beraber detaylandırılmıştır.Sonuç aşamasında ise, müdahale sonrası yapının kazandığı yeni sismik kapasite; hem sistem genelindeki küresel davranışlar hem de münferit eleman düzeyindeki performans sonuçları üzerinden kıyaslamalı bir dökümle sunulmuştur. Beşinci ve son bölümde ise elde edilen sonuçlar ve öneriler açıklanmıştır. Bu yüksek lisansıu tez çalışması kapsamında yapıya betonarme perde elemanlarının eklenmesi, kolon enkesitleri yetersiz kolonlar için mantolama veya FRP sargılama işlemleri binanın yatay rijitliğini artırdığı, kolon taşıma gücü kapasitelerinin yükseldiği, yerdeğiştirmelerin izin verilen sınırlar dahilinde kaldığı, taban kesme kuvvetinin büyük bölümünün perdeler tarafından karşılanmasıyla kolon ve kiriş elemanların daha küçük yüklemelere maruz kaldığı ve kesitlerinin daha az hasara uğradığı gözlemlenmiştir. Elde edilen bulgular ve sonuçlar, betonarme sistemlere entegre edilen perde duvar ilavesi ve kolon mantolama gibi müdahale yöntemlerinin, yapının sismik enerji sönümleme kapasitesini belirgin ölçüde yukarı taşıdığını ve kolon ve kirişlerede oluşabilecek hasar odaklarını minimize ettiğini kanıtlar niteliktedir. Bu yorumlama açısından hareketle; mevcut yapı stokunun deprem güvenliğinin sağlanması noktasında noktasında, sadece standart bir müdahale değil, her projeye özgü teknik analizler süzgecinden geçirilmiş bir güçlendirme stratejisinin elzem olduğu sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak; mühendislik prensipleri ve yönetmelik esasları çerçevesinde kurgulanan güçlendirme uygulamalarının, yapıyı sismik risklere karşı dirençli kılmanın ötesinde, ekonomik konjonktürün yarattığı kısıtlar altında dahi optimum maliyet- performans dengesini sağlayan sürdürülebilir bir çözüm olduğu ortaya konulmuştur
Özet (Çeviri)
Earthquakes are among the most critical natural disasters that cause significant damage to the load-bearing systems of structures, thereby posing serious threats to life and property safety. In this master's thesis study, it is aimed to evaluate the post-earthquake performance of an existing reinforced concrete (RC) building and to determine appropriate strengthening techniques. Within the scope of the study, nonlinear analysis methods defined in the Turkish Building Earthquake Code (TBDY-2018) were employed, and the structural performance levels were determined using the nonlinear time history analysis approach. In the performance assessment of the existing building, parameters such as plastic hinge formations, energy dissipation capacities of structural elements, base shear forces, storey drifts, interstorey drift ratios, roof displacement values, and damage limits of structural members were considered.Based on the performance analyses, several strengthening scenarios were developed to improve the performance levels of the deficient structural members identified in the existing RC building. Among the strengthening techniques, RC jacketing, addition of steel bracing elements, introduction of shear walls, foundation strengthening, and fiber-reinforced polymer (FRP) confinement methods were comparatively investigated. The effectiveness of the proposed techniques was evaluated in terms of the increase in structural performance and cost-effectiveness criteria, through re-analysis of the strengthened models. The comparative results demonstrated that the addition of RC shear walls, column jacketing, and FRP confinement were the most effective strengthening methods in enhancing the load- carrying capacity, reducing displacements, and improving the energy dissipation capacity of the building. The thesis consists of five main chapters. The first chapter discusses the effects of earthquakes on structures, their importance in terms of life and property safety, the aim and scope of the thesis, and a summary of relevant studies in the literature regarding performance analysis and strengthening techniques. The second chapter presents the performance evaluation methodologies (nonlinear analysis, time history analysis), modeling principles (material properties, existing structure conditions, assumptions), and performance criteria considered in the analysis, such as plastic hinge formations, energy dissipation capacities, base shear forces, storey drifts, interstorey drift ratios, roof displacements, and member damage limits. The third chapter summarizes the definitions and requirements of TBDY-2018 related to ground motions and explains the scaling of the earthquake records used in nonlinear dynamic analyses in accordance with these provisions. The fourth chapter details the performance evaluation of an existing RC building using nonlinear time history analysis. Eleven ground motion records, scaled per TBDY-2018, were applied in two orthogonal directions. The characteristics of the existing structural system are introduced, followed by results from the linear performance analysis. Subsequently, the steps of the strengthening process using various retrofitting methods are described in detail. Finally, the results of the system-level and element-level analyses of the strengthened models are presented. In the fifth and final chapter, the results and recommendations are discussed. Within the scope of this thesis, it was observed that the addition of RC shear walls and strengthening of insufficient columns by jacketing or FRP confinement significantly increased the lateral stiffness of the structure, enhanced column load-bearing capacities, and kept displacements within allowable limits. Furthermore, the majority of the base shear forces were resisted by the added shear walls, reducing the demand on beams and columns, and thereby limiting sectional damage. Consequently, it was concluded that appropriate strengthening techniques, determined through detailed technical analyses and implemented in accordance with standards, can effectively improve the seismic performance of existing RC buildings while achieving economically viable solutions under challenging financial conditions.
Benzer Tezler
- Mevcut betonarme bir binanın deprem performansının zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi ile belirlenmesi, güçlendirme önerileri ve maliyet analizi
Determination of the performance analysis of an existing reinforced concrete building using time history analysis with nonlinear methods, reinforcement recommendations and cost calculation
MUSTAFA EMRE TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KONURALP GİRGİN
- Mevcut betonarme bir binanın farklı güçlendirme yöntemleri kullanılarak performansının değerlendirilmesi
Performance evaluation of an existing reinforced concrete building by using different strengthening methods
UMUT KAAN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiManisa Celal Bayar Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RECEP TUĞRUL ERDEM
- Benzer mimariye sahip mevcut betonarme iki binanın TBDY 2018'e göre deprem performansının belirlenmesi
Determination of earthquake performance of two existing reinforced buildings with similar architecture according to TBDY 2018
GÜL ÖZDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiKarabük Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FETHİ ERTENLİ
- Düşük süneklikli betonarme çerçevelerin güçlendirilmesinde ince çelik levhaların kullanımı
Use of thin steel infill plates for seismic retrofit of low ductile reinforced concrete frames
EKİN ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER
- Mevcut ve güçlendirilmiş betonarme bir binanın doğrusal olmayan yöntemler ile deprem performans analizi ve maliyet hesabı
Earthquake performance analysis and cost calculation of an existing and reinforced concrete building with non-linear methods
İBRAHİM KÖRÜKCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KONURALP GİRGİN