Deprem yükleri altındaki betonarme perdelerin doğrusal olmayan sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of reinforced concrete shear walls under earthquake loads by nonlinear finite element method
Yazar: HASAN YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. VAROL KOÇ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmayla, literatürde deneyleri gerçekleştirilmiş betonarme eleman ve sistemlerin sonlu eleman programı kullanılarak elde edilen analizlerinin, deney sonuçları ile karşılaştırılması gerçekleştirilmiştir. ANSYS sonlu elemanlar programı ile elde edilen sonuçların deney sonuçları ile yeterli bir hassaslıkta örtüşmesini sağlayan modelleme kabul ve şekilleri ile parametre değerleri elde edilmeye çalışılmıştır. Böylece deneyi yapılmamış veya yapılması çok zor ya da maliyetli olacak hatta hassas olamayacak eleman ve sistemlerin simule edilmesiyle eleman- sistem davranışlarını aydınlatacak sonuçlara ulaşılmaya çalışılmıştır. Yani deney sonuçları ile uyumlu sonuçlar oluşturan modelleme kabul ve şekilleri ile parametre değerleri, malzeme, geometri ve yükleme açısından aynı tip olacak daha küçük ya da büyük eleman ya da sistemlerin simule edilmesinde kullanılmıştır. Zira inşaat mühendisliğinde betonarme eleman ve sistemlerin çok küçük ya da büyük olması durumunda, eleman üretiminden deney cihazlarının ve düzeneklerinin hassaslık ve kapasitesine, deney güvenilirliğinin sağlanmasından, ölçüm ve davranış yorumlamasının gerçeği yansıtabilmesine, birçok problemler oluşabilmekte, maliyet artmakta, buna karşılık hassaslık ve doğruluk azalabilmektedir.
Bu amaçlarla bu çalışmada, literatürde bulunan; monotonik ve çevrimsel yatay yüklemeye maruz bazı kolon, perde ve çerçeve deney sonuçları ile ANSYS programı kullanılarak elde edilen analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Yeterli yaklaşıklık sağlayan analiz parametreleri, aynı tip deneylerin daha küçük ve büyük ölçekli hallerine uyarlanarak sonuçlar ve eleman- sistem davranışları yorumlanmaya çalışılmıştır.
Ayrıca bir adet üç katlı betonarme çerçevenin; kolon ve kirişlerin çubuk eleman olarak tanımlandığı yığılı plastik model ile üç boyutlu katı elemanlardan teşkil edilen modelinin sonlu eleman çözümü yapılmıştır. Her iki çözümden elde edilen kesit dönmesi, beton, çelik birim şekil değiştirmeleri; TBDY 2018'de verilen hasar düzey kabulleri göz önüne alınarak karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda şekil değiştirmeler esas alınarak yapılan çözümlemelerde plastik dönmeler esas alınarak yapılan yığılı plastik çözüme göre aynı hasar durumları için daha fazla ötelenme, dönme açısı ve birim şekil değiştirmeler elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the analyses of reinforced concrete elements and systems, which have been tested in the literature, obtained by using the finite element program, were compared with the experimental results. Modeling assumptions and shapes and parameter values that ensure that the results obtained with the ANSYS finite element program coincide with the experimental results with sufficient precision were tried to be obtained. Thus, by simulating elements and systems that have not been tested or that would be very difficult or costly to perform or even not sensitive, it is tried to reach results that will illuminate element-system behaviors. In other words, the modeling assumptions, shapes and parameter values that produce results consistent with the experimental results were used to simulate smaller or larger elements or systems of the same type in terms of material, geometry and loading. Because in civil engineering, if the reinforced concrete elements and systems are too small or large, many problems may arise, from the production of the elements to the sensitivity and capacity of the test devices and assemblies, from ensuring the reliability of the test to ensuring that the interpretation of measurement and behavior reflects reality, the cost increases, and on the other hand, sensitivity and accuracy may decrease.
For these purposes, in this study, the results of some column, shear wall, and frame experiments subjected to monotonic and reversible horizontal loading found in the literature are compared with the analysis results obtained using ANSYS software. The analysis parameters that provide sufficient approximation are adapted to smaller and larger scale cases of the same type of experiments, and the results and element-system behaviors are interpreted.
In addition, a finite element solution of a three-storey reinforced concrete frame, which is composed of a lumped plastic model in which columns and beams are defined as bar elements and a three-dimensional solid element model, has been performed. The section rotation, concrete and steel strains obtained from both solutions were compared by considering the damage level limitations given in TBDY 2018. As a result of the study, more displacements, rotation angles and strains were obtained for the same damage conditions in the analysis based on deformations compared to the lumped plastic solution based on plastic rotations.