No abstract

No abstract

No abstract

Abstract:In energy-based seismic design approach, earthquake ground motion is considered as an energy input to structures. The earthquake input energy is the total of energy components such as kinetic energy, damping energy, elastic strain energy and hysteretic energy, which contributes the most to structural damage. In literature, there are many empirical formulas based on the hysteretic model, damping ratio and ductility in order to estimate hysteretic energy, whereas they do not directly consider the ground motion characteristics. This paper uses nonlinear time history (NLTH) analysis for energy calculations and presents the distribution of earthquake input energy and hysteretic energy of single-degree-offreedom (SDOF) systems over the ground motion duration. Seven real earthquakes recorded on the same soil profile and three different bilinear SDOF systems having constant ductility ratio and different natural periods are selected to perform NLTH analyses. As results of nonlinear dynamic analyses, input and hysteretic energies per unit masses are graphically obtained. The hysteretic energy to input energy ratio (EH/EI) is investigated, as well as the ratio of other energy components to energy input. EH/EI ratios of NLTH analysis are compared to the results of empirical approximations related EH/EI ratio and a reasonable agreement is observed. The average of EH/EI ratio is found to be between 0.468 and 0.488 meaning nearly half of the earthquake energy input is dissipated through the hysteretic behavior.

ÖZETGerçek malzeme davranışları esas alınarak veya deneysel yoldan elde edilen eğilme momenti-eğrilik ilişkisi yardımıyla kesitlerin elastik ötesi davranışı ile ilgili birçok soruya cevap bulunabilmektedir. Kesit akma eğriliğinden en büyük eğrilik değerine kadar olan eğilme momenti-eğrilik grafiğinin alanı, elastik ötesi davranışta kesitte tüketilen enerjiyi ifade etmektedir. Tüketilen enerjideki artış kesit sünekliğindeki artışa da karşılık gelmektedir. Bu çalışma kapsamında, monotonik yükleme altındaki betonarme kesitlerin doğrusal olmayan davranışta tükettikleri enerji hesaplanmış ve kesit enerji tüketimlerine boyuna donatı oranının, enine donatı adım aralığının ve eksenel yükün etkisi araştırılmıştır. Seçilen betonarme kesitlerde pratikteki mühendislik uygulamalarında sıkça karşılaşılan farklı boyuna donatı oranları, farklı sargı donatısı aralıkları ve farklı eksenel yükler için eğilme momenti-eğrilik ve enerji analizleri gerçekleştirilmiştir. Enerji tüketimi açısından enine donatı adım aralığı ile kesit sünekliği arasında ters orantılı bir ilişki olduğu, eksenel yükteki artışın genel olarak sünekliği azalttığı ve betonarme elemandaki enerji tüketiminin eksenel yükteki artışla birlikte azaldığı sonucu elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Boyuna donatı oranı, sargı donatısı aralığı, eksenel yük, enerji tüketimi, süneklik EFFECTS OF LONGITUDINAL REINFORCEMENT RATIO, TRANSVERSE REINFORCEMENT SPACING AND AXIAL LOAD ON THE INELASTIC ENERGY CONSUMPTION OF REINFORCED CONCRETE SECTIONS ABSTRACTMany questions about nonlinear behavior of RC sections can be answered by the help of moment-curvature relations which can be obtained from experimental ways or theoretical approach by considering material stressstrain curves. Area of the moment-curvature relation of the section from yield curvature to ultimate curvature expresses the inelastic energy consumption of the section in its unit length. Increase in inelastic energy consumption of the section corresponds to the increase in ductility of the section with the same time. Within the scope of this study, the inelastic energy consumption of RC sections under monotonic loading is calculated and the effect of longitudinal reinforcement ratio, transverse reinforcement spacing and axial load of the section to the inelastic energy consumption is researched analytically. Moment-curvature and inelastic energy consumption analyses of the RC sections which are frequently used in engineering applications are performed for different longitudinal reinforcement ratios, different transverse reinforcement spacing's and different axial loads. It is obtained from the study that there is inversely proportional relation between transverse reinforcement spacing and inelastic energy consumption of the section. Increase in axial load of the section decreases the section ductility and energy consumption of the section and this result can be seen from the inelastic energy

In energy-based seismic design approach, effect of ground motions on structures is considered as an energy input to structures. The earthquake input energy spectra are created combining the maximum input energies of single-degree-of-freedom (SDOF) systems having a certain damping ratio for different natural vibration periods. The determination of input energy spectra is of great importance for the energy-based seismic design since the total energy input to structural systems can be practically obtained via these graphs. This study presents the investigation of elastic input energy spectra for selected actual earthquake ground motions at stiff soil sites. Accelerogram set is selected from Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) database for the specific range of average shear wave velocities in the top thirty meters of soils. Time history analyses are conducted for linear elastic SDOF systems having viscous damping ratio of 5% and energy-time histories are computed. Then the elastic input energy spectra for selected actual earthquake ground motions are obtained. The mean of energy spectra is investigated together with the mean plus one and two standard deviations of the energy spectra. The aim of the present study is to evaluate the earthquake input energy demand spectra of SDOF systems for stiff soil site classes. The results show that the elastic design input energy spectrum can be proposed for selected ground motions at stiff soil sites.

No abstract

Yapı sistemlerinin doğrusal olmayan analizi ve tasarımında enerji kavramına dayalı hesaplamalar, yer değiştirme esaslı yöntemlere bir alternatif olarak gelişmektedir. Enerjiye dayalı yapı tasarımı aynı zamanda yer değiştirme kavramını da içermekte ve diğer analizlere kıyasla daha rasyonel bir yöntem olarak anılmaktadır. Çalışmada kullanılan yöntemde, deprem etkisi yapıya bir enerji girişi olarak ele alınmakta ve yapı sistemi için genel enerji denge denklemi yazılmaktadır. Plastik mafsalların kiriş uçlarında ve kolon alt uçlarında oluştuğu ideal göçme mekanizması esas alınmaktadır. Yapı için bir göreli kat ötelemesi oranının hedeflenmesi ile tasarım yatay kuvvetlerinin sistem üzerinde yaptığı dış işin genel enerji dengesinden elde edilen plastik enerji ile eşitlenmesi sonucunda taban kesme kuvveti ifadesi türetilmektedir. Enerji esaslı taban kesme kuvvetinin seçilen 3 ve 5 katlı çelik çerçeve yapıların kat seviyelerine eşdeğer statik yük olarak etkitilmesinin ardından, belirli bir yönetmeliğe göre önceden boyutlandırılmış yapı taşıyıcı sisteminin plastik tasarımı belirlenen yeni taban kesme kuvvetine göre tekrarlanmaktadır. İteratif bir yaklaşım sunan tasarım yönteminde, bir önceki iterasyonun kesit boyutları elde edilene dek tasarım devam etmektedir. Tasarım sonucunda belirlenen taşıyıcı sistemin, enerji esaslı taban kesme kuvveti ile doğrusal olmayan artımsal itme analizinden belirlenen göreli kat ötelemesi oranları ile tasarımda hedeflenen göreli kat ötelemesi oranı karşılaştırılmaktadır. Esas alınan ideal göçme mekanizması durumunun oluşup-oluşmadığı kontrol edilmektedir. Sonuçlar ölçekli gerçek deprem ivme kayıtları ile gerçekleştirilen zaman tanım alanında doğrusal olmayan dinamik analizlerin verdiği sonuçlarla karşılaştırılıp, yorumlanmaktadır. Energy-based approaches are developed as an alternative to displacement-based methods in nonlinear analysis and design of structures. The structural design methodology based on energy concepts incorporates the displacement concept simultaneously and it may be mentioned more rational by comparison with the other existing methods. Earthquake is considered as an energy input to the structure within the study and then the general energy-balance equation is written for the structure system. Ideal collapse mechanism, where plastic hinges are assumed to be located on beam ends and column bases, is considered. An admissible interstory drift ratio is targeted for the design and base shear force expression is derived by equating the plastic energy from general energy-balance with the external work done by the design lateral forces. The new energy-based base shear force is distributed to story levels of 3-and 5-story steel structures as equivalent static lateral forces and then plastic design of structural system, which is predesigned that comply with a seismic code at the beginning of the methodology, is implemented. The structural design method involves an iterative technique and it is continued until the same sections of the former iteration are obtained. The interstory drif...