Comparative seismic analysis of reinforced concrete buildings with varied geometry of structural members

Abstract

This thesis compares the seismic performance of reinforced concrete buildings with different structural element configurations, focusing on how their geometric variations affect earthquake response.A total of eight distinct building models are developed using SAP2000, each sharing the same basic floor layout but differing in the design of one or more structural elements. To ensure a consistent basis for comparison, all models are analyzed under identical seismic loading conditions defined by the Turkish Earthquake Code of 2018. The findings show that structural geometry plays a significant role in how buildings perform during seismic events. For instance, certain shear wall placements contributed to higher stiffness and better Driftt control, while optimized slab configurations improved force distribution across floors. Likewise, adjustments to beam and column dimensions has notable effects on ductility and overall structural integrity. Rather than focusing solely on code compliance, this research emphasizes the importance of strategic design choices in enhancing seismic resilience. The study provides practical insights for engineers and designers, highlighting how thoughtful changes to individual elements can collectively improve a building’s capacity to withstand earthquakes. By grounding the analysis in a widely used structural software and aligning it with a current national standard, the results offer both relevance and applicability to real-world engineering practice. Ultimately, the thesis supports a more holistic approach to structural design one that values the relationship between geometry, performance, and safety in earthquake-prone regions. These insights are especially valuable in today’s world, where urban density and seismic risk often intersect. As cities continue to grow, designing safer, smarter buildings becomes not just a challenge, but a responsibility. The study's methodology is adaptable to other structural systems or seismic zones and can support future optimization research to balance cost, safety, and performance.This work contributes meaningfully to the ongoing development of earthquake-resistant design strategies in modern civil engineering.Bu tez, farklı taşıyıcı eleman düzenlemelerine sahip betonarme binaların sismik performansını karşılaştırmakta ve bu elemanların geometrik değişimlerinin deprem davranışı üzerindeki etkilerini incelemektedir.Çalışmanın temel amacı, bu yapısal elemanların boyutlaradde değişikliklerin, binaların depreme karşı gösterdiği genel davranış üzerindeki etkilerini incelemektir. Bu kapsamda, SAP2000 yazılımı kullanılarak toplam sekiz farklı bina modeli oluşturulmuştur. Modellerin tümü aynı mimari plana sahip olacak şekilde tasarlanmış; ancak her birinde yalnızca kiriş, kolon, döşeme veya perde duvar gibi yapısal elemanlardan biri veya birkaçı farklılaştırılmıştır. Tüm modellere, 2018 Türkiye Deprem Yönetmeliği'ne göre belirlenmiş aynı deprem yükleri uygulanarak analizler gerçekleştirilmiştir. Yapıların davranışı dinamik analizler ve ayrıntılı sonlu eleman modelleri aracılığıyla değerlendirilmiş; yer değiştirme profilleri, taban kesme kuvvetleri, doğal titreşim periyotları ve kat öteleme oranları gibi kritik parametreler analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, taşıyıcı sistem geometrisinin sismik performans üzerinde belirleyici bir rol oynadığını göstermektedir. Örneğin, belirli perde duvar yerleşimlerinin yatay rijitliği artırdığı ve kat ötelenmelerini önemli ölçüde azalttığı gözlemlenmiştir. Benzer şekilde, döşeme düzenlemelerinin yük aktarımı üzerinde olumlu etkiler yarattığı, kolon ve kiriş boyutlarındaki değişikliklerin ise süneklik ve yapısal bütünlük açısından fark yarattığı görülmüştür. Bu çalışma, yalnızca yönetmeliklere uygunluk sağlamanın ötesine geçerek, yapı tasarımında bilinçli ve stratejik kararların depreme dayanıklılık üzerindeki etkisini vurgulamaktadır. Gerçek mühendislik uygulamalarına doğrudan katkı sağlayacak nitelikte olan bu tez, deprem riski yüksek bölgelerde daha güvenli ve dayanıklı betonarme yapıların tasarlanmasına yönelik kapsamlı ve uygulanabilir öneriler sunmaktadır. Analizlerin hem yaygın kullanılan bir mühendislik yazılımı ile yapılmış olması hem de güncel bir ulusal yönetmeliğe dayanması, çalışmanın gerçek hayattaki geçerliliğini artırmaktadır. Günümüzde kentleşmenin hızla arttığı ve sismik risklerin giderek daha fazla gündeme geldiği düşünüldüğünde, bu tür araştırmaların önemi daha da artmaktadır. Güvenli ve akıllı yapıların tasarımı artık yalnızca teknik bir zorunluluk değil, aynı zamanda mesleki bir sorumluluktur Bu çalışmada kullanılan yöntem, farklı taşıyıcı sistemlere veya deprem bölgelerine uyarlanabilir ve maliyet, güvenlik ve performans dengesini hedefleyen optimizasyon çalışmalarına zemin hazırlar. Bu tez, modern inşaat iii mühendisliğinde depreme dayanıklı tasarım stratejilerinin gelişimine anlamlı bir katkı sunmaktadır.