Farklı oran ve düzendeki dolgu duvarlara sahip betonarme yapıların sismik performanslarının belirlenmesi

Abstract

Günümüzde yapıların tasarım ve analizlerinde, yapısal olmayan eleman olarak tanımlanan dolgu duvarların yapı performansına etkileri ihmal edilmektedir. Bununla birlikte, dolgu duvarlar yapılardaki rijitlik, süneklik, mod şekli, sönüm ve periyot gibi yapısal karakteristikleri etkileyen özelliklere sahiptir. Dolgu duvarların yatay rijitliğe katkısının hesaplarda dikkate alınmaması durumu güvenli tarafta kalındığı düşüncesini doğursa da dolgu duvarların kat içerisindeki dağılımı ve oranı; burulma düzensizliği, kısa kolon, zayıf kat düzensizliği ve yumuşak kat düzensizliği gibi bazı olumsuzluklara neden olabilmektedir. Bu sebeple, gerçek yapı davranışını elde edebilmek için dolgu duvarlar, yapıların tasarım ve analiz aşamasında göz önüne alınmalıdır. Bu çalışmada, farklı oran ve düzendeki dolgu duvarların betonarme yapıların sismik performanslarına olan etkilerini araştırılacaktır. Bu amaçla, öncelikle betonarme bir yapının tasarımı Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY, 2018)'de verilen esaslara göre gerçekleştirilmiştir. Yapının tasarımında doğrusal hesap yöntemlerinden eşdeğer deprem yükü yöntemi kullanılmıştır. Tasarımı yapılan betonarme binada 6 farklı oran ve düzende dolgu duvarlar dikkate alınarak TBDY-2018'de belirtilen koşullara uygun olarak seçilen ivme kayıtları ile zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler gerçekleştirilmiştir. Bu analiz sonuçlarına göre binaların performans seviyeleri belirlenmiştir. Analizlerde kullanılan 11 adet yer hareketi kaydı, yakın ve uzak fay etkileri, Ülkemizin faylanma mekanizması gibi parametreler dikkate alınarak seçilmiştir. Seçilen ivme kayıtları, yatay elastik deprem spektrumuyla uyumlu olacak şekilde basit ölçeklendirme yöntemi ile ölçeklendirilmiştir. Yapının sonlu eleman modeli ve zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizleri için Structural Analysis Program (SAP2000-2015), kesit analizleri ve moment eğrilik ilişkileri için RESPONSE2000 (RESPONSE2000, 2000) programı kullanılmıştır. Analizler sonucunda, binada dikkate alınan farklı dolgu duvar oranları ve düzenleri için elde edilen, mod şekilleri, periyot değerleri taban kesme kuvvetleri, göreli kat ötelenmeleri ve yapı performansları seviyeleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Analizler neticesinde, dolgu duvarların periyot değerlerinde ve göreli kat ötelenmelerinde ciddi azalmalara neden olduğu ve binaları deprem performansına önemli katkılar sağladığı görülmüştür.

In the design and analysis of the structures in modern-days, the effects of infill walls that are defined as non-structural elements on the building performance are ignored. However, infill walls affect the structural characteristics of the structures such as stiffness, ductility, mode shapes, damping and periods. It is thought because infill walls are not taken into consideration in calculations, it is stayed the safe sides. However, the layout and ratio of the infill walls in the floor may cause some irregularities such as torsional irregularity, short column, weak and soft story irregularity. Therefore, the infill walls should be considered for the actual structural behavior, in the design and analysis of the structures. In this study, the effects of infill walls with different ratio and layout on the seismic performance of reinforced concrete structures were investigated. For this purpose, a reinforced concrete structure was designed according to the Turkish Earthquake Code-2018. Equivalent earthquake load method that is one of linear analysis method was used in the design of the structure. In the analysis, 5 different ratios and layouts of infill walls were taken into account. The nonlinear analyses and performance assessments were performed by using time history analysis with ground motion records which were selected according to TEC-2018. 11 ground motions used in the analyses were selected considering some parameters such as near and far fault effects, Turkey's fault mechanism. The selected ground motion records were scaled by using simple scaling method to be compatible with the horizontal elastic design spectrum. The finite element models and nonlinear time history analyses were performed with SAP2000 structural analysis program. RESPONSE2000 program was used for section analysis and moment-curvature relations. As a result of the analyses, mode shapes, periods, base shear forces, story drift ratios and performance levels, which were obtained for the different infill walls ratio and layouts, were examined, comparatively. As a result of the analyses, it was observed that the infill walls provided significant reductions in the period values and relative displacement of the buildings. Moreover, ıt was determined that the infill walls provided significant contributions for earthquake performance of the buildings.