Probabilistic Seismic Demand of 2-D Steel Moment Resisting Frames in Estimation of Collapse under Earthquake Ground Motions

Abstract

ABSTRACT: This study concentrates on evaluation and estimation of collapse of two 3-story and 9-story steel moment resisting frames designed by SAC/ FEMA for the place of Los Angeles California. “Collapse” in this research is defined as the loss of lateral load-resisting capacity of frame structural system by the application of ground motion and by considering P-Δ effects on the dummy column. Dummy column is connected to the steel moment-resisting frame in order to consider the effects of gravity loads of the real 3-D structure while 2-D frame is extracted from 3-D frame. Estimation of collapse performance requires the relation between a ground motion intensity measures (IM) and the probability of collapse defined as collapse fragility curve as well as the relation between the same ground motion IM and the seismic hazard for the building defined as seismic hazard curve. Among two methods of estimating the collapse fragility curve; IM-based and EDP-based, the first method is carried out in this research because of its better performance in collapse limit state according to the previous research. In this approach, collapse is associated with ground motion IM and it is obtained by using Incremental Dynamic Analysis. The collapse performance criteria that are obtained from this research are compared with the collapse performance criteria recommended by Haselton and SAC/FEMA guidlines.

Keywords: Incremental dynamic analysis, Fragility curve, Mean annual frequency, Seismic Hazard Curve, Probabilistic.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ÖZ: Bu çalışmada SAC/FEMA ilkeleri dikkate alınarak Los Angeles California bölgesi için tasarlanan 3 katlı ve 9 katlı çelik çerçeve sistemlerin göçme durumunun tahmini yapılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında “göçme”, fiktiv kolonlarda ikinci mertebe moment etkisinin de göz önüne alındığı halde bir çerçeve sistemin sismik yük altında yatay yük taşıma kapasitesini kayıbetmesi durumunu anlatmaktadır. Fiktiv kolonlar gerçek 3 boyutlu taşıyıcı sistemde düşey yük etkisinin 2 boyutlu modele yansıtılması amacı ile ana çerçeve sisteme eklenen kolonlar olarak ele alınmıştır. Göçme performansının tahmin edilmesi kırılganlık eğrisi olarak tanımlanan deprem şiddeti ile göçme olasılığı ilişkisi ve buna paralel olarak deprem şiddeti ile söz konusu bölgede bina için tanımlanan deprem tehlike eğrisinin oluşturulması ile yapılmıştır. Göçme olasılığının tahmin edilmesi için var olan iki yöntemden şiddet ölçüsünün kullanılması özellikle göçme limit durumunda önceki çalışmalarda daha iyi sonuçlar vereceğininin belirtilmesinden dolayı bu çalışmada da kullanılmış, bir diğer yöntem olan mühendis-talep-parametrsi kullanılmamıştır. Bu çalışmada göçme durumu deprem şiddeti ile ilişkilendirilmiş ve Artımsal Dinamik Analiz yöntemiyle elde edilmiştir. Bu çalışma sonucunda elde edilen göçme performansı, Haselton ve SAC/FEMA tarafından önerilen kriterler doğrultusunda değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Artımsal Dinamik Analiz, Krılganlık eğrisi, ortalama yıllık frekans, Sismik Tehlike Eğrisi, olasılık.