Retrofitting Reinforced Concrete Building by Using Steel Bracing

Abstract

The past many years have seen numerous earthquakes that affected many people, either physically or psychologically. During the emergency phase of these disasters, many people have been hurt, made homeless, displaced, or evacuated. In the aftermath of an earthquake, fallen objects, flying glass, and collapsing walls cause most injuries and deaths. Moreover, existing reinforced concrete structures may not be adequately seismically resistant due to their structural design and nonductile features. Rehabilitation is needed for existing inadequate or deteriorating structures help reduce seismic risk as well as other natural disasters. Buildings suffer moderate to severe earthquake damage due to their non-compliance with seismic requirements. Therefore, strengthening these buildings is needed to improve their seismic performance level. While there are a variety of methods to strengthen a structural building, like RC Jackets, RC shear walls and steel bracing, the main topic of this study will be the use of steel bracing to strengthen structures. The resistance to lateral loads is achieved through steel bracing used in retrofitting a structure. To maintain lateral load stability, steel bracing is used in this study as a method for retrofitting existing buildings based on the Turkish Building Seismic Code 2018. There are many advantages of strengthening the structure against the seismic actions using steel bracing compared to other strengthening methods, including the lower cost, ease of construction, ability to take up less space, and ability to achieve the strength, stiffness, and stability needed. Additionally, steel bracing is maintained for retrofitted frames to achieve a satisfactory level of life safety. The study will be held in form of comparison analysis between eccentric and concentric diverse types of bracing (including V-bracing, Inverted V-bracing, and Diagonal Bracing) as well as Bulking restrained braces BRB using nonlinear analysis, the number of plastic hinges on beams and columns, the capacity curves, the performance level, and so on, under different braces layout pattern (defined as Case 1, Case 2, and Case 3). In addition, the seismic performance level of different patterns (Case 1, Case 2, and Case 3) is employed to stand for the best bracing seismic action using the Seismostruct program for building story 4, 6, 8, and 15. Finally, the study would make a comparison between Bulking restrained braces BRB and conventional steel bracing. Keywords: Seismic design, Steel bracing, Earthquake design, Pushover analysis, Concentrically braced frame, Eccentrically braced frame, Lateral loads, Buckling restrained braced frame.Geçtiğimiz yıllarda birçok insanı fiziksel ve/veya psikolojik olarak etkileyen çok sayıda deprem görüldü. Bu felaketlerin sonucunda çok sayıda insan hayatını kaybetti, yaralandı, evsiz kaldı, yerinden edildi. Bir depremin ardından çoğu kez düşen nesneler, kırılan camlar, çöken duvarlarla birlikte yaralanma ve ölümler görülmektedir. Ayrıca, mevcut betonarme yapılar, yapısal tasarımları ve sünek olmayan özellikleri nedeniyle depremlerde yeterince dayanıklı olmayabiliyor. Deprem ve diğer doğal afetlerle ilgili risklerin azaltılabilmesi için yapılarımızın yeterli dayanıma sahip olması gerekmektedir. Yeterli dayanımı olmayan yapılar, orta ile şiddetli depremlerde büyük hasarlar görmektedirler. Bu nedenle, yapı performans seviyelerini iyileştirmek için bu binaların güçlendirilmesi gerekmektedir. Yapılarımızı güçlendirmek için birçok yöntem vardır. Bu çalışma kapsamında, betonarme binalarda çelik çaprazlar kullanılarak yapıların güçlendirilmesi incelenecektir. Yanal yüklere karşı talep edilen ek dayanım, bu elemanlarla kolayca elde edilebilir. Yatay yük stabilitesini korumak için, bu çalışmada 2018 Türk Deprem Yönetmeliği'ne göre mevcut binaların güçlendirilmesi için bir yöntem olarak çelik çaprazlar kullanılmıştır. Diğer güçlendirme yöntemlerine kıyasla yapının deprem etkilerine karşı çelik çaprazlar ile güçlendirilmesinin daha düşük maliyet, inşaat kolaylığı, daha az yer kaplaması ve ihtiyaç duyulan dayanım, rijitlik ve stabiliteyi elde edebilmesi gibi birçok avantajı vardır. Ek olarak, tatmin edici bir can güvenliği seviyesi elde etmek için çerçevelere çelik çaprazlar konulur. Çalışmada, 4, 6, 8, ve 15 katlı binalar seçilerek, farklı şekillerde yerleştirilen burkulması engellenmiş çelik çaprazlara doğrusal olmayan analiz uygulanmış, merkezi ve dış merkezli çapraz türleri (V, ters-V ve diyagonal çaprazlar) yanı sıra, kapasite eğrileri, performans seviyeleri, rijitlikleri vb. Seismostruct programı yardımıyla karşılaştırılmıştır. Son olarak, burkulması engellenmiş çelik çaprazlarla geleneksel çelik çaprazlar arasında bir karşılaştırma yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Sismik tasarım, Çelik çapraz, Deprem tasarımı, Statik itme analizi, Merkezi çapraz, Dış merkezli çapraz, Yanal yük, Burkulması engellenmiş çelik çapraz.