Betonarme Binalar için Perde Duvar Etkinliğinin Belirlenmesi

Betonarme binaların güçlendirilmesi durumunda kullanılacak perde duvarların kat alanına oranı ile ilgili olarak çeşitli öneriler geliştirilmiştir. Önerilen oranlar global anlamda olup bu oranların perde duvarlar sayısı ve/veya konumu ile ilişkisi üzerinde durulmamıştır. Örneğin %1 oranında perde duvar kullanılması ile kontrollü hasar performans seviyesinin sağlanacağı belirtildiğinde, bu %1’lik perde duvarın en fazla kaç parçaya bölünebileceği, bölünen bu perde duvarların planın hangi noktasında daha etkin olabileceği hususu belirsizdir. Bu belirsizlikler sebebi ile mühendisler çoğunlukla deneme yanılma yöntemi ile perde duvarları yerleştirmektedir. Bu çalışmada betonarme binaların güçlendirilmesi durumunda kullanılacak perde duvarların etkinliğini belirlemek amacı ile farklı sayı ve kalınlıkta tasarlanmış perde duvarlar, planda farkı alanlara yerleştirilmiştir. Yapılan analizler neticesinde aynı alana sahip perde duvarların parçalara ayrılarak binaya yerleştirilmesinin perde duvar kesme kuvveti ve moment etkinliğini azalttığı, perde duvar boyunun kısalması neticesinde binanın global rijitliğinin azaldığı ve nihayetinde deplasmanlar ile periyotların arttığı, belirlenmiştir. Perde duvarların etkinlikleri kat sayısı arttıkça azalmaktadır. Perde duvarların bina merkezine yakın yerleştirilmeleri ile kesme kuvveti etkinlikleri artırılmakta, göreli kat ötelemeleri ve yapı periyodu düşmektedir. Dış akslara perde duvar yerleştirilmesi ile de perde duvarların moment etkinlikleri artırılabilmektedir.

Determination of the Shear Wall Efficiency in Reinforced Concrete Buildings

Various recommendations have been proposed regarding the ratio of shear walls to floor area to be used in case of strengthening of reinforced concrete buildings. Since the researchers proposed global ratios, the relationship of these proportions to the number and/or location of shear walls were not considered. For example, when it is stated that a life safety performance level will be achieved by using a 1% shear wall, it is unclear that how many pieces this 1% shear wall can be divided into and at what location in the plan these divided shear walls can be more effective. Because of these uncertainties, engineers often place shear walls by trial and error. In this study, shear walls designed in different numbers and thicknesses were placed in different areas in the plan in order to determine the effectiveness of shear walls to be used in case of strengthening of reinforced concrete buildings. As a result of the analysis, it was determined that keeping the shear wall area the same but dividing and placing them in appropriate locations in the plan decreases the shear force and moment effectiveness of the shear walls. Besides, since the length of the shear wall reduces when it is divided, the global stiffness of the building decreases and ultimately the displacements and periods increase. Shear wall efficiency decreases with increasing number of stories. Placing shear walls near the center of the building increases their shear force carrying efficiency but reduces the roof displacements and fundamental periods. However, when the shear walls are placed at the exterior grids, it is possible to increase their moment carrying efficiency.

PDF

___

[1] AFAD, 2014. https://www.afad.gov.tr/upload/Node/17944/xfiles/mudahale_-iyilestirme-ve- sosyoekonomik-acidan-2011-van-depremi-raporu_2_.pdf Müdahale İyileştirme ve Sosyoekonomik Açıdan 2011 Van Depremi, AFAD, Ankara, Turkey. (Erişim tarihi: 10.12.2018).
[2] Erdil B. 2016. Why RC buildings failed in the 2011 Van, Turkey, Earthquakes: construction versus design practices. Journal of Performance of Constructed Facilities, 31 (3): 04016110.
[3] Sezen H., Whittaker A.S., Elwood K.J., Mosalam K.M. 2003. Performance of reinforced concrete buildings during the August 17, 1999 Kocaeli, Turkey earthquake, and seismic design and construction practise in Turkey. Engineering Structures, 25 (1): 103-114.
[4] Akansel V., Ameri G., Askan A., Caner A., Erdil B., Kale Ö., Okuyucu D. 2014. The 23 October 2011 Mw=7.0 Van (Eastern Turkey) Earthquake: Interpretations of Recorded Strong Ground Motions and Post-Earthquake Conditions of Nearby Structures. Earthquake Spectra, 30 (2): 657- 682.
[5] Wallace J.W. 2012. Performance of structural walls in recent earthquakes and tests and implications for US building codes. In Proceedings of the 15th World Conference on Earthquake Engineering.
[6] Aktan S., Kıraç N. 2010. Betonarme binalarda perdelerin davranışa etkileri. Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23 (1):15-32.
[7] Kazaz I. 2016. Seismic deformation demands on rectangular structural walls in frame-wall systems. Earthq. Struct, 10 (2): 329-350.
[8] Wallace J.W. 1995. Seismic design of RC structural walls. Part I: new code format. Journal of Structural Engineering, 121 (1): 75-87.
[9] Yakut A., Soydaş O. 2010. Evaluation of shear wall indexes for RC buildings. In 9th US National and 10th Canadian Conference on Earthquake Engineering, p. Paper (No. 371).
[10] Burak B., Comlekoglu H. G. 2013. Effect of shear wall area to floor area ratio on the seismic behavior of reinforced concrete buildings. Journal of Structural Engineering, 139 (11): 1928- 1937.
[11] Yurdakul O., Tunaboyu O., Avşar O. 2014. Effects of shear wall ratio on the seismic behavior of buildings having inadequate seismic resistance. 10th US National Conference on Earthquake Engineering (10NCEE) at: Anchorage, Alaska, USA
[12] Sozen M. 2001. As simple as it gets: The Anatolian formula for earthquake resistant design. Türkiye İnşaat Mühendisliği 16. Teknik Kongresi, Turkish Chamber of Civil Engineers, Ankara, Turkey.
[13] Ersoy U. 2013. A simple approach for preliminary design of reinforced concrete structures to be built in seismic regions. Teknik Dergi Digest, 24 (120): 1701-1715.
[14] Öztürk D., Nuhoğlu A., Bozdoğan K.B. 2005. Betonarme yapılarda beton sınıfının taşıyıcı sistem davranışına etkisi. Deprem Sempozyumu. 23-25 Mart 2005, Kocaeli, Türkiye. 506-511.
[15] Uçar T., Merter O. 2009. Planda perde yerleşiminin betonarme perde-çerçeveli binaların deprem davranışına etkisi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11 (2): 11-18.
[16] Yoichi Higashi T.E., Ohkubo M., Shimizu Y. 1980. Experimental study on strengthening reinforced concrete structure by adding shear wall. In Proc. of the World Conf. on Earthquake Eng., Turkey, 7: 173-180.
[17] Yılmaz Ü., Arslan M., Kaltakcı M. 2010. Betonarme dış perde duvarla güçlendirilmiş çerçevelerin dayanım parametrelerinin deneysel ve analitik yöntemlerle irdelenmesi. TÜBAV Bilim Dergisi, 3 (1): 11-22.
[18] Ugalde D., Lopez-Garcia D. 2020. Analysis of the seismic capacity of Chilean residential RC shear wall buildings. Journal of Building Engineering, 31: 101369.
[19] Cando M.A., Hube M.A., Parra P.F., Arteta C.A. 2020. Effect of stiffness on the seismic performance of code-conforming reinforced concrete shear wall buildings. Engineering Structures, 219: 110724.
[20] TBDY2018. Deprem etkisi altında binaların tasarımı için esaslar. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara, Türkiye.
[21] Erdil B. 2017. Dikdörtgen kesitli betonarme perde duvarların taşıma gücü momenti hesabı için basit bir yaklaşım. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23 (3): 209-220.
[22] Computers and Structures Inc. (CSI) SAP2000 “Linear and Nonlinear Static and Dynamic Analysis and Design of Three-Dimensional Structures”. Version 14, Berkeley, CA.