An Innovative Energy Dissipation System For Resisting Soft Story Behavior of Buildings

Abstract

In recent decades, several methods have been proposed by earthquake engineering specialists for seismic multi-story building response reduction. However, many of these techniques have not been acknowledged by the engineering community due to either high costs, or high technology required for their manufacturing, installation and maintenance. Among the proposed methods, using controlled soft story seems to be more desired from cost and technology points of view. This idea can specifically useful for the buildings which have open spans in their lowest story because of the architectural requirements. In this thesis, a method is presented for employing the controlled soft story concept in multi-story RC buildings by using multi-linear hardening springs with multi-phase yielding process at the lowest story of the building, only in the central bays in each main direction, not to disturb the responsiveness of the building to the architectural needs. To show the efficiency of the proposed technique, the multi-linear hardening springs have been inserted in the computer model of some multi-story RC buildings, and by considering various values for the initial, secondary and third stiffness of the system, as well as their yielding displacements. By using a set of selected earthquakes, a number of nonlinear time history (NLTHA) analyzes have attempted to decrease buildings' seismic response to keep their performance at Immediate Occupancy (IO). Results of the conducted NLTHA show that by assigning appropriate stiffness and yielding displacement values of the multi-linear plastic springs, it is possible to control the response of the buildings and keep them basically in the desired IO performance level. Keywords: Nonlinear Time History Analyses (NLTHA), Soft Story, Multi-linear Plastic Springs

ÖZ: Son yıllarda, deprem mühendisliği uzmanları tarafından çok katlı binaların sismik tepkisinin azaltılması için birçok yöntem önerilmiştir. Ancak, önerilen bu yöntemlerin çoğu, üretimleri, montajları ve bakımları için gerekli olan yüksek maliyet veya teknoloji açısından değerlendirildiğinde mühendiser camiası tarafından ilgi görmemiştir. Önerilen bu metotlardan biri olan Yumuşak Katın Kontrol Altında Tutulması, maliyet ve teknoloji açışından daha tercih edilebilir bir yöntem olarak görünmektedir. Bu fikir, özellikle mimari gereksinimler nedeniyle zemin katları duvarsız inşa edilmiş binalar için yararlı olabilmektedir. Bu çalışmada, Yumuşak Katın Kontrol Altında Tutulması konseptini çok katlı betonarme binalarda uygulamak amacıyla, ve yapının mimari ihtiyaçlara duyarlılığını bozmayacak şekilde ana akslar üzerindeki merkezi açıklıklara, çok fazlı akma işlevine sahip çok fazlı lineer sertleştirme yaylarının yapının zemin katına konulmasını öneren bir yöntem sunulmaktadır. Önerilen tekniğin verimliliğini göstermek için, çok fazlı akma işlevine sahip çok fazlı lineer sertleştirme yaylarının birincil, ikincil ve üçüncül rijitlikleri ve akma deplasmanları dikkatte alacak şekilde bazı çok katlı betonarme binalarının bilgisayar modeline eklenmiş ve analizler yapılmıştır. Bir dizi seçilmiş depremler kullanılarak, doğrusal olmayan zaman-tanım alanında analizler (NLTHA) aracılığıyla deplasmanların sınırlandırılmasına ve binaların sismik tepkilerinin azaltılmasına çalışılmıştır. Böylece performansları Hemek Kullanım (HK) düzeyinde tutulmuştur. Yapılan NLTHA sonuçları, çok fazlı akma işlevine sahip çok fazlı lineer sertleştirme yaylarında uygun rijitlik ve yer değiştirme değerlerinin atanması ile binaların tepkisini kontrol etmenin ve istenen HK performans seviyesinde tutmanın mümkün olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Doğrusal Olmayan Zaman Tanım Tlanında Analiz, Yumuşak Kat, Çok Fazlı Linear Plastic Yay