AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe overall wave propagation velocities along the building axes were calculated as 397 m/s and 432 m/s, while high-frequency wave propagation velocity, indicative of concrete quality, was 1830 m/s.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Accurate identification of structural and soil dynamic parameters is critical for assessing the seismic safety of existing building stocks. Non-destructive investigation methods provide a cost-effective and rapid means to reliably obtain these parameters. In this study, the dynamic characteristics of a 17-story reinforced concrete residential building in the Halkalı district of İstanbul-including modal frequencies, mode shapes, damping ratios, and wave propagation velocities were determined using ambient vibration (microtremor) measurements. Surface seismic surveys were also conducted to estimate soil dynamic properties, including soil classification, S-wave velocity profile, soil resonance frequency, and soil amplification, providing reliable data for evaluating potential soil-structure interaction during earthquakes. The analysis revealed that the first three bending mode frequencies of the building were f₀ = 1.33 Hz, f₁ = 5.0-5.3 Hz, and f₂ = 10.5-11.7 Hz, while the damping ratios of the fundamental bending mode were 1.44% and 1.66% along the two principal building axes. Modal displacement shapes for the first three modes were also obtained. The overall wave propagation velocities along the building axes were calculated as 397 m/s and 432 m/s, while high-frequency wave propagation velocity, indicative of concrete quality, was 1830 m/s. The underlying soil had a Vs30 of 274 m/s and was classified as ZD. The soil resonance frequency was determined as f₀ = 1.1 Hz, at which moderate seismic wave amplification is expected. The close proximity of the building and soil natural frequencies indicates a high risk of soil-structure resonance and amplified seismic loads during potential earthquakes. This study emphasizes the importance of non-destructive experimental methods in structural health monitoring and performance assessment of existing buildings.
Özet
Mevcut yapı stokunun deprem güvenliğinin değerlendirilmesinde, yapı ve zemine ilişkin dinamik parametrelerin doğru bir şekilde tespit edilmesi kritik öneme sahiptir. Tahribatsız araştırma yöntemleri, bu parametrelerin ekonomik ve hızlı bir biçimde güvenilir olarak elde edilmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada, İstanbul-Halkalı bölgesinde yer alan 17 katlı bir betonarme konut bloğunun dinamik karakteristikleri-mod frekansları, mod şekilleri, sönüm oranları ve dalga yayılım hızları çevresel titreşim (mikrotremör) ölçümleri kullanılarak belirlenmiştir. Ayrıca, yüzey sismik ölçümler yapılarak zemin dinamik parametreleri (zemin sınıfı, S-dalgası hız profili, zemin rezonans frekansı ve zemin büyütmesi) hesaplanmış ve olası bir deprem durumunda zemin-yapı etkileşiminin değerlendirilmesi için güvenilir veriler elde edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, yapının ilk üç eğilme modunun frekansları sırasıyla f₀ = 1.33 Hz, f₁ = 5.0-5.3 Hz ve f₂ = 10.5-11.7 Hz olarak belirlenmiştir. Birinci eğilme moduna ait sönüm oranları, her iki yapı ekseninde %1.44 ve %1.66 olarak hesaplanmıştır. İlk üç mod için modal yer değiştirme şekilleri elde edilmiştir. Yapının tamamını etkileyen dalga yayılma hızı, yapı eksenlerine bağlı olarak sırasıyla 397 m/sn ve 432 m/sn olarak belirlenmiştir. Beton kalitesini değerlendirmek amacıyla yüksek frekanslardaki dalga yayılma hızı 1830 m/sn olarak hesaplanmıştır. Yapının oturduğu zeminin Vs30 değeri 274 m/sn ve zemin sınıfı ZD olarak tespit edilmiştir. Zemin rezonans frekansı f₀ = 1.1 Hz olup, bu frekansta deprem dalgalarının zemin tarafından orta şiddette büyütüleceği öngörülmektedir. Yapı ve zemin doğal frekanslarının bu denli yakın olması, olası bir deprem sırasında yapı-zemin rezonansı ve sismik yüklerde büyütme riskinin yüksek olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, yapı sağlığı izlemede ve mevcut yapıların performans analizinde tahribatsız deneysel yöntemlerin önemini vurgulamaktadır.