A Case Study: Site-Specific Seismic Response Analysis for Base-Isolated Building in Düzce

Abstract

Under seismic loads, soil-structure interaction, and its effect on performance of pavements is more important today. Turkey is located in one of the most active seismic zones in the world. In the past, many destructive earthquakes happened in Turkey. The fact is that due to frequent earthquakes in the future, we may suffer a significant loss of life and property. Therefore, it has been necessary to minimize demolitions by conducting soil behavior analysis for each site. To design buildings, bridges, and other structures with base-isolators according to performance, it is necessary to carefully evaluate the long-term ground motions, especially in determining the earthquake ground motion. In these evaluations, empirical and theoretical methods to predict the response spectrum, considering and analyzing the effects of the near-fault, scaling the spectrum for different damping ratios, and simulation of long-term ground motions time-history constitute an essential place. It is necessary to determine the principles required for modifying the design spectrum in the long-period boundaries. The regulations are required to simulate long-period ground motions in the time-history and the necessary rules for selecting and scaling the earthquake ground motion records by considering the long-period effect. In this thesis, commonly used approaches in national and international regulations in defining the earthquake effect were evaluated, and the recommended earthquake levels for structures within the Düzce city in Turkey are explained. While evaluating the earthquake hazard in the study area, the general geology, tectonic features, ground conditions, and existing fault systems of the region were considered. For the study area, besides the classical hazard spectra, hazard curves for different spectral ordinates that allow the calculation of probabilistic seismic hazard maps and spectral coordinates for various periods are presented. Earthquake records were selected according to these spectra, and nonlinear analyses were made by simulating earthquake data for structural analysis. Turkey Earthquake Building Regulations (TBDY, 2018) to determine the seismic design spectrum is considered.

Günümüzde, sismik yükler altında, zemin-yapı etkileşimi ve üstyapının ne kadar etkilendiği önemli hale gelmiştir. Ülkemiz genel olarak incelendiğinde deprem ve hareketli tektonik bölgesinde yer almaktadır. Konumu itibari ile tarihten günümüze birçok depreme şahit olmuş ve bu depremler birçok can ve mal kaybına yol açmıştır. Bundan dolayı, her saha özelinde zemin davranış analizleri yapılarak yıkımları en aza indirmek mühendislik ve sosyal-ekonomik yapı açısından şart olmuştur. İzolatörlü bina, köprü ve diğer yapıları performansa göre tasarlamak için özellikle deprem yer hareketinin belirlenmesinde uzun vadeli yer hareketlerinin dikkatlice değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu değerlendirmelerde, tepki spektrumunu tahmin etmek için ampirik ve teorik yöntemler, yakın fay etkilerini hesaba katmak ve analiz etmek, farklı sönüm oranları için spektrumu ölçeklendirmek ve uzun vadeli yer hareketlerinin simülasyonu ve zaman tanım aralığı önemli bir yer oluşturmaktadır. Uzun dönem sınırlarında tasarım spektrumunu değiştirmek için gerekli ilkelerin belirlenmesi gerekmektedir. Yönetmeliklerin zaman tanım aralığında uzun dönem yer hareketlerini simüle etmesi ve deprem yer hareketi kayıtlarının uzun dönem etkisi dikkate alınarak seçilmesi ve ölçeklendirilmesi için bazı kurallar gerekmektedir. 2018 yılında yayımlanan Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği bu kurallara gereken ışığı tutmaktadır. Bu tez kapsamında, deprem etkisinin tanımlanmasında ulusal ve uluslararası düzenlemelerdeki genel yaklaşımlar incelenmiş ve Düzce'de yapılması planlanan fabrika yapıları için önerilen deprem düzeyleri açıklanmıştır. İnceleme alanındaki deprem tehlikesi değerlendirilirken bölgenin genel jeolojisi, tektonik özellikleri, zemin koşulları, mevcut fay sistemleri dikkate alınmıştır. İnceleme alanı için, klasik tehlike spektrumlarının yanı sıra, çeşitli tekrarlanma periyodu için olasılıksal sismik tehlike haritalarının ve spektral koordinatların hesaplanmasına olanak sağlayan farklı spektral ordinatlar için tehlike eğrileri sunulmuştur. Bu spektrumlara göre deprem kayıtları seçilmiş olup simülasyonu yapılarak lineer olmayan analizler yapılarak yapısal analizlerde kullanılmak üzere deprem verileri elde edilmiştir.