Yüksek Yapı Davranışında Yakın ve Uzak Alan Kaynaklı Depremlerin Etkisi


Creative Commons License

Beyen K.

9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021, cilt.1, sa.1, ss.745-754, 2021 (Düzenli olarak gerçekleştirilen hakemli kongrenin bildiri kitabı)

Özet

Yakın ve uzak alan kaynaklı depremlerin yapısal davranış ve ürettikleri tepkiler üzerine etkilerinin yürütüldüğü çalışmalar gündemin sıcak konularıdır. Benzer şekilde yakın ve uzak kaynaklı deprem şartlarında yüksek yapı davranışının kayıtlarla araştırılması bir başka önemli konudur. Yakın alan kaynaklı yer hareketinin deprem merkezi civarında yüksek yapılara kıyasla az katlı olan konvansiyonel alışkanlıklarla inşaa edilmiş konutlarda hasarların ağır hasardan göçmeye kadar giden bir yayılım içinde dağılım gösterdiği bilinmektedir. Genellikle yakın alan depremler kararlı yer deplasmanı ve yüksek freakans içeriğiyle kısa süreli itkilerle depremin başında yapıya yüksek enerji girişi verirler. Dahası, açık alan yer hareketinin yapı temel seviyesinde büyük oranda değişimi ise yapı-zemin etkileşimini tartışmaya açabilmektedir. Aslında, her yakın-alan kaynaklı deprem kaydı kendine özgün frekans ve dalga yayılım farklılıkları içermektedir. Yerel şartlarda oluşan değişik alan kaynaklı depremler birbirlerinden farklı olup deprem oluşum mekanizmalarının, kaynaklanma, yırtılma, yönelme ve yayılım özellikleri açısından her biri taşıdıkları kendi özgün karekteristiklerini sergilerler. Bu açıdan, sunulacak çalışma yakın ve uzak alan kaynaklı depremler altında yüksek yapının davranışını incelemeyi amaçlamaktadır. Yakın ve uzak alan kaynaklı depremlerin karekteristik özelliklerinin çalışma bölgesinde gösterilmesi, sunduğu yer hareketi açısından farklılıkları ve yüksek yapı tepkisinde gözlenen temel farklılıkları bu çalışmada etraflıca tartışılmaktadır. Bu çalışmada yapı sağlığı izleme programı içinde bulunan bir yüksek yapı ağından temin edilen veriler kullanılmıştır. Bir dizi sinyal işleme ve yapı tanı algoritmaları uygulanarak önemli tepkisel karekteristikler ve ilgili yapısal davranışı açıklayan deplasman, hız ve ivme zaman grafikleri her iki tür depremler için elde edilmiştir. Değişik seviyedeki katlar ile temel ve giriş katları arasında elde edilen transfer fonksiyonları yakın ve uzak alan kaynağa sahip depremler altında yapıda ürettiği tepkisel davranışlar kinematik değişimler içinde sunulmuştur. Bunların yanı sıra, yerel zemin tepki davranışları ve çalışılan yüksek yapının global davranışı yakın ve uzak alan depremler altında gösterdiği benzerlikler ve farklılıklar sonuçlarıyla beraber tablo ve grafikler eşliğinde tartışılmıştır. İncelenen yakın alan kaynaklı depremlerde maksimum deplasman yön dağılımı fay normali ve fay dik yönleri ile bir tutarlılık göstermediği izlenmiştir. İncelenen yapılar gibi lineer elastik davranış sergileyen mühendislik yapılarında maksimum yerdeğiştirmeler hakim hız itki frekanslarıyla yapı hakim frekanslarının yakın olduğu durumlarda izlenmiştir. Rezonans potansiyeline yakın şartlarda geometrik veya eleman kapasite aşımından kaynaklı doğrusal olmayan davranışın periyotları büyüterek senkronizasyonu bozması ve rezonans çanağına düşmesi beklenebilir. Yapı yüksekliklerinin kilometreye ulaştığı günümüz mühendislik dünyasında, yapıdan istenen sismik talepler açısından ilk modlarda yakın alan kaynaklı depremlerin gökdelenlerde artan periyotla beraber hız taleplerini ve deplasman taleplerini yükseltiği, buna mukabil uzak alan kaynaklı depremlerin düşük genlik altında dahi kararlı salınımlarla yapı titreşimini saate ulaşacak sürelere uzattığı izlenmiştir. Uzayan transient davranış özellikle düşük sönüm özelliği olan yüksek yapıların, yerel zemin hakim periyotlarının büyük olduğu veya yapı periyot bandında kaldığı koşullarda gerçekleşm

Studies on the effects of near-field and far-field earthquakes on the response of the structures and discussions on differences in their responses initiate the attention of researchers to this issue for tall buildings. Near-field ground motions cause intensive damage in the epicenter region. In contrast to the far-field earthquake, ground shaking near a fault rupture is characterized by a permanent ground displacement and a short-duration impulsive motion with high frequency content that exposes the structure to high input energy at the beginning of the earthquake. Furthermore alteration of the free-field motion at the base of the structure may introduce the soil-structure interaction. Actually, every near-field record shows individual characteristics that distinguish it from others. In this respect, the objectives of present study devoted to studying the effects of such earthquakes on the behavior of a tall structure. Therefore, characteristics of near-field and far-field earthquakes, their differences and fundamentally distinctive responses of a tall structure are discussed. A typical response data set recorded on a tall building under the structural health monitoring program are used for this study. A series of signal and structural identification processing is performed to retrieve the important response characteristics and their related diagrams of relative structural displacements, velocities and accelerations. Derived transfer functions within the building between the stories and basement are compared to denote the differences in the tall building behaviors of these two types of earthquakes. Additionally, discussion on the local responses of the site at where the structure is located, show different structure-site interaction facts for near-field and far-field earthquakes.