Betonarme perde konumunun yapı taşıyıcı sistem davranışına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of reinforced concrete shear wall location on structural system behavior
Yazar: MOHAMMED KAMAL ALI ALI
Danışman: PROF. DR. FATİH ALTUN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışma ile deprem etkisi altında betonarme çerçeve içerisindeki perde konumunun değişmesi sonucu, taşıyıcı sistemde oluşacak burulma etkilerinin ve taşıyıcı sistemin kuvvet–deplasman ilişkileri arasındaki değişiminin betonarme taşıyıcı sistem davranışına etkisinin deneysel ve sayısal olarak belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, tek katlı, her iki yönde iki açıklığı bulunan üç boyutlu bir çerçeveye biri perdesiz diğer dört numune farklı konumlarda perdeli olarak tasarlanmıştır. Toplam 5 adet 1/2 ölçekli betonarme taşıyıcı sistem imal edilerek, deprem yükü etkisi altında laboratuvar ortamında gerçekleştirilen deneylerden elde edilen sonuçlar kıyaslanmıştır. Literatürde ise bu konuda daha çok nümerik olarak yapı davranışının anlaşılmasına dair çalışmalara rastlanmaktadır. Çalışma sonucunda, dayanım zarfı, rijitlik, enerji tüketimi, yapıdaki burulma, çatlak oluşumu, geliştirilen farklı bir yöntem ile alınan tepe deplasmanı, beton ve donatıdaki gerilme sonuçları, deneysel ve nümerik olarak değerlendirilmiştir. Betonarme perde konumuna bağlı olarak, deneysel modellerdeki akma yükü, tepe deplasman miktarı ve yapı burulmasında ciddi farklılıklar gözlenmiştir. Betonarme perdenin bulunup bulunmaması, perde konumunun simetrik olup olmaması ve yapı içerisindeki perdenin konumu, yatay kuvvetler etkisi altında yapı davranışını etkilemektedir. Depreme karşı dayanıklı yapı elde edebilmek için betonarme perdenin simetrik ve düzenli bir şekilde kullanılmasının son derece önemli olduğu deneylerle görülmüştür. Özellikle betonarme perdenin konumu olarak yapının dış aksında tek tarafta olması burulmaya yol açarken iç aksta bulunması yapı direncine daha fazla katkı sağlamaktadır. Buna ilaveten perdenin orta aksta bulunması halinde itme kuvveti tarafında bulunması çekme tarafında bulunmasından, sistem enerji yutma ve direnci bakımından daha etkili olduğu saptanmıştır. Deneysel çalışmalarda yapı deplasmanını ve burulmasını belirlemek için Total Station cihazı ile okuma yapmanın en az deplasman ölçerler kadar etkili bir yöntem olduğu kanıtlanmıştır. Bu sayede deneysel çalışmalar esnasında yapı hareketlerini saptamak için yeni, çok yaygın olmayan ve etkili bir yöntem geliştirilmiştir. Yapı davranışını doğrudan etkileyen betonarme perdenin konumu sonlu elemanlar yönteminin kullanılması ile belirlenerek en iyi tasarımın ortaya konulabileceği çalışma ile elde edilmiştir.  

Anahtar Kelimeler: Deprem etkisi, Betonarme perde konumu, A1 düzensizliği, Perde-Çerçeve Sistemler

Abstract:
In this study, it is aimed to experimentally and numerically determine the torsional effects that will occur in the structural system and the change between the force-displacement relations of the behavior of the reinforced concrete structural system which occur as a result of the change in location of shear wall which is inside the reinforced concrete frame under the influence of the earthquake. For this purpose, a single story, three-dimensional frame with two openings in both directions was designed, one of them without shear wall and the other four samples with shear walls at different locations. A total of 5, 1/2 scale reinforced concrete structural systems were manufactured and the results obtained from the experiments carried out in the laboratory environment under the effect of earthquake load were compared. In the literature, as it is seen that there are studies in understanding of the building's behavior numerically on this subject. As a result of the study, strength envelope, stiffness, energy consumption, torsion in the structure, crack formation, floor displacement obtained with different methods developed, stress results in concrete and reinforcement were evaluated experimentally and numerically. Depending on the reinforced concrete shear wall's location, significant differences were observed in the yield load, floor peak's displacement amount and structure torsion in the experimental models. The presence or absence of reinforced concrete shear walls, whether the location of the shear wall is symmetrical or not, and the location of the shear wall inside the building which affects the behavior of the building's structural system under the influence of lateral forces. Experiments have shown that it is extremely important to use the reinforced concrete shear walls symmetrically and regularly in order to obtain an earthquake resistant structure, especially as the location of the reinforced concrete shear wall, it causes torsion while it is on the outer axis of the structure, while if it is on the inner axis, it contributes more to the resistance of the building. In addition, in case of the shear wall is on the middle axis and it is on the pushing force side instead of the pulling force side, it is determined that the system is more effective in terms of energy absorption and resistance. The Total Station device has proven to be an effective method at least as Displacement Meters in order to determine the structural displacement and torsion in the experimental studies. In this way, a new, uncommon and effective method has been developed to detect the movements in building during experimental studies. In this study by using Finite Element method, it is aimed to determine the best design of the location of reinforced concrete shear wall, which directly affects the behavior of the building.

Keywords: Earthquake effect, Reinforced concrete shear wall location, A1 irregularity, Shear wall-frame systems