Comparison study on the effect of diaphragm types and slab voids on planner irregular asymmetrical structures using time history analysis

Abstract

In the past years plan-irregular structures with different diaphragm types have been limitedly studied regarding their seismic performance using nonlinear static procedures, which limited the application of those methods to existing irregular structures. In this study, the effect of gap existing and flexibility in the diaphragms on asymmetrical irregular structures is studied by free vibration analysis, equivalent lateral force method, and nonlinear time history analysis approach using 11 different earthquake records comparing two two-story similar steel structures, one with rigid diaphragm for both stories, and the other with flexible diaphragm in the second story and a large void in its second story slab. Both are irregular structures with re-entrant corner. It is found that the existence of the large void and diaphragm flexibility affect the period and natural frequency of the structures, increase the joint displacements and joint drifts, increase the base shear, increase the internal forces in beams and columns significantly specially in the critical places such as re-entrant corners. So overall, the study showed that irregular structures can be highly influenced and dramatically change its behavior when the existence of voids in the diaphragms, and when the diaphragms act as flexible diaphragm rather than rigid diaphragms.

Son yıllarda depremselliğin yüksek olduğu bölgelerde düzensiz binaların yapımı giderek artmaktadır. Estetik, farklılık arayışı gibi mimari nedenler ya da pratik sebepler bu durumun oluşmasının başlıca sebeplerindendir. Bu yapıların deprem etkisindeki davranışları hakkında çalışmalar olmakla birlikte araştırmaya açık bir konudur. Olağandışı şekle sahip bazı binaların döşemelerinde bulunan geniş açıklıklar veya boşluklar döşemeyi rijit diyafram olmak yerine yarı rijit ya da esnek hale getirebilir, bu da binaların deprem altındaki davranışını etkileyebilmektedir. Bu çalışmada, boşluklu döşemelerin ve rijit olmayan diyaframların, yapının sismik kuvvetler altındaki davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Buna ilaveten 11 farklı sismik kayıt kullanılarak zaman tanım alanında analizler yapılmış, binaların bazıları doğrusal, bazıları doğrusal olmayan yöntemlerle analiz edilmiştir boşlukların ve diyafram tipinin düzensiz yapıların davranışını büyük ölçüde etkilediği ve deprem etkisi altındaki davranışını olumsuz yönde değiştirdiği ortaya konmuştur. Sismik aktivenin yüksek olduğu bölgelerde inşa edilecek yapılarda büyük boşlukların yapının davranışı üzerindeki etkisi detaylı bir şekilde irdelenmelidir.