Farklı Yüksekliğe Sahip Boşluklu Perde Duvarlara ait Davranış Eğrilerinin SAP2000 OAPI ile Elde Edilmesi

Bu çalışma kapsamında, perde duvarlarda açılan veya bırakılan pencere boşluklarının çerçeve davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu bağlamda, perde/çerçeve yüksekliği oranı sabit tutularak 5 farklı serbest kolon boyunun elde edilmesini sağlayacak 5 model belirlenmiştir. 5 farklı perde duvar yüksekliğine sahip çerçeveler SAP2000 OAPI aracılığıyla C# yazılım dili kullanılarak modellenmiştir. Açıkta kalan ve kısa kolon oluşumuna sebep olan boşluklara 1 cm artırımlarla kanat duvarlar eklenerek analizler yapılmıştır. Analizler çerçevenin kanat duvarsız halinden tam dolu duvar haline kadar devam ettirilmiştir. Bu sayede çerçevelere ait kanat duvar boyuna bağlı davranış değişim grafikleri elde edilmiştir. Modelleme esnasında perde duvar malzemesi, kanat duvar artırımları arasındaki kuvvet aktarımının doğru şekilde gerçekleşebilmesi için 1 cm2 meshlere ayrılmıştır. Çerçevelere ait ötelenme değerleri ve kısa kolon oluşumu beklenen kesitlerdeki iç kuvvetlerin değişimi yüksek hassasiyetle kayıt altına alınmıştır. Bu bağlamda toplam 750 farklı analiz gerçekleştirilmiştir. Bu analizler neticesinde serbest kolon boyunun kısalmasına bağlı olarak, yanal ötelenme kapasitesinin de doğrusal olmayan biçimde azaldığını ve kısa kolon oluşumu ihtimalinin arttığı görülmüştür.

Obtaining Behaviour Curves of Shear Walls with Opening with Different Height via SAP2000 OAPI

In this study, the effects of openings left on shear walls on frame behaviour were investigated. In this context, 5 models were determined to achieve 5 different free column lengths by keeping the frame/shear wall height ratio constant. Frames with 5 different shear wall heights are modelled using C# software language via SAP2000 OAPI. Analyses were made by adding wing walls with 1 cm increments to the openings which causing short column formation. The analyses were continued from the frame without wing wall to the filled frame. Thus behavioural change graphs based on the wing wall length of the frames were obtained. During the modelling, 1 cm2 mesh size has been selected for the force transfer between the wing wall and shear wall can be achieved correctly. Change of the displacement values and the internal forces in the sections where short column formation is expected are recorded with high precision. A total of 750 different analyses were performed in this context. As a result of these analyses, it was seen that the lateral displacement capacity decreased nonlinearly and the probability of short column formation increased due to the shortening of the free column length.

PDF

___

[1] T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü Deprem Araştırma Dairesi, Deprem bölgelerinde yapilacak binalar hakkinda yönetmelik. Turkey, 2007.
[2] B. Yön and H. Şahin, “ÇOK KATLI BETONARME BİNALARDA ZEMİN SINIFINA GÖRE DEPREM PERDESİ ORANININ TESPİTİ,” Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Derg., pp. 57–73, 2009.
[3] E. Atımtay, Çerçeveli ve Perdeli Betonarme Sistemlerin Tasarımı. Ankara: Bizim Büro Basımevi Yayın Dağıtım San. Tic. Ltd. Şti., 2000.
[4] İ. H. Çağatay, “Binalarda Kısa Kolona Etki Eden Parametrelerin İncelenmesi,” in 6. Ulusal Deprem Muhendisliği Konferansı, 2007.
[5] M. Hüsem, S. Altin, S. Pul, M. Bikçe, and E. Emsen, “Betonarme Perdelerde Bırakılan Bant Tipi Boşluklar Nedeniyle Depremde Oluşan Kısa Kolon Etkisinin İyileştirilmesi,” 2013.
[6] B. S. Smith, “Methods for predicting the lateral stiffness and strength of multi-storey infilled frames,” Build. Sci., vol. 2, no. 3, pp. 247–257, 1967.
[7] A. W. Hendry, Structural Masonry. London: MACMILLAN Education, 1990.
[8] P. G. Asteris, “Lateral Stiffness of Brick Masonry Infilled Plane Frames,” J. Struct. Eng., vol. 129, no. 8, pp. 1071–1079, 2003.
[9] H. S. Kim and D. G. Lee, “Analysis of shear wall with openings using super elements,” Eng. Struct., vol. 25, no. 8, pp. 981–991, 2003.
[10] H. Guan, C. Cooper, and D.-J. Lee, “Ultimate strength analysis of normal and high strength concrete wall panels with varying opening configurations,” Eng. Struct., vol. 32, no. 5, pp. 1341–1355, 2010.
[11] P. G. Asteris, D. M. Cotsovos, C. Z. Chrysostomou, A. Mohebkhah, and G. K. Al-Chaar, “Mathematical micromodeling of infilled frames: State of the art,” Eng. Struct., vol. 56, 2013.
[12] R. Chittiprolu and R. P. Kumar, “Significance of Shear Wall in Highrise Irregular Buildings,” Int. J. Educ. Appl. Res., vol. 4, no. 2, pp. 35–37, 2014.
[13] X. Lu, L. Xie, H. Guan, Y. Huang, and X. Lu, “A shear wall element for nonlinear seismic analysis of supertall buildings using OpenSees,” Finite Elem. Anal. Des., vol. 98, pp. 14–25, Jun. 2015.
[14] M. Bolhassani, A. A. Hamid, C. Johnson, and A. E. Schultz, “Shear strength expression for partially grouted masonry walls,” Eng. Struct., vol. 127, pp. 475–494, 2016.
[15] M. Yekrangnia and M. Mohammadi, “A new strut model for solid masonry infills in steel frames,” Eng. Struct., vol. 135, pp. 222–235, 2017.
[16] A. Mohyeddin, S. Dorji, E. F. Gad, and H. M. Goldsworthy, “Inherent limitations and alternative to conventional equivalent strut models for masonry infillframes,” Eng. Struct., vol. 141, pp. 666–675, 2017.
[17] T. C. Liauw, “An approximate method of analysis for infilled frames with or without opening,” Build. Sci., vol. 7, no. 4, pp. 233–238, 1972.
[18] C. L. Lin, C Y. Kuo, “Behavior of shear wall with Opening,” in Ninth World Conference on Earthquake Engineering, 1988, pp. 535–540.
[19] P. G. Asteris, “Finite element micro-modeling of infilled frames,” Electron. J. Struct. Eng., vol. 8, no. 8, pp. 1–11, 2008.
[20] S. Altin, Ö. Anil, M. E. Kara, and M. Kaya, “An experimental study on strengthening of masonry infilled RC frames using diagonal CFRP strips,” Compos. Part B Eng., vol. 39, no. 4, pp. 680–693, 2008.
[21] M. Marius, “Seismic behaviour of reinforced concrete shear walls with regular and staggered openings after the strong earthquakes between 2009 and 2011,” Eng. Fail. Anal., vol. 34, pp. 537–565, 2013.
[22] M. Marius, “Failure analysis of RC shear walls with staggered openings under seismic loads,” Eng. Fail. Anal., vol. 41, pp. 48–64, 2014.
[23] R. Sharma and J. A. Amin, “Effects of opening in shear walls of 30- storey building,” vol. 2, pp. 44–55, 2015.
[24] X. Chen and Y. Liu, “Finite Element Study of the Effect of Interfacial Gaps on the in-Plane Behaviour of Masonry Infills Bounded by Steel Frames,” Structures, vol. 10, pp. 1–12, 2016.
[25] E. Nasiri and Y. Liu, “Development of a detailed 3D FE model for analysis of the in-plane behaviour of masonry infilled concrete frames,” Eng. Struct., vol. 143, pp. 603–616, 2017.
[26] K. A. Woodward and J. O. Jirsa, “Influence of Reinforcement on RC Short Column Lateral Resistance,” J. Struct. Eng., vol. 110, no. 1, pp. 90–104, 1984.
[27] G. A. Hartley, “Radial Contour Methods of Biaxial Short Column Design,” J. Am. Concr. Inst., vol. 82, no. 5, pp. 693–700, 1985.
[28] Y. Harumi, T. Yasuo, N. Masayuki, and R. Younggon, “Study on shear failure mechanisms of reinforced concrete short columns,” Eng. Fract. Mech., vol. 35, no. 1–3, pp. 277–289, 1990.
[29] G. Işık, “BETONARME BİNALARIN ZEMİN KATINDA OLUŞABİLEN KISA KOLON VE YUMUŞAK KAT DAVRANIŞININ İNCELENMESİ,” Karadeniz Teknik Üniversitesi, 2006.
[30] M. Bikçe, M. C. Geneş, and S. K. A. Zubaroğlu, “Betonarme bir yapıda duvarsız ve duvarlı hallerin dinamik testleri,” in 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 2011, pp. 1–8.
[31] M. Artar and A. T. Daloğlu, “Optimum weight design of steel space frames with semi-rigid connections using harmony search and genetic algorithms,” Neural Comput. Appl., Oct. 2016.
[32] A. T. Daloglu, M. Artar, K. Özgan, and A. I. Karakas, “Optimum design of steel space frames including soil-structure interaction,” Struct. Multidiscip. Optim., vol. 54, no. 1, pp. 117–131, 2016.
[33] Computers & Structures, “CSi API Documentation.” 2015.