Binalarda rijitlik merkezinin deneysel olarak belirlenmesi
Determination of rigidity center by experimental studies in buildings
Yazar: ENES AKSOY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FUAT KORKUT ; DOÇ. DR. BARIŞ ERDİL
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Burulma = Torsion

Özet:
Binaya gelen deprem yükü kütle merkezine etkir ve binayı rijitlik merkezi etrafında döndürür. Bu olaya burulma adı verilmektedir. Burulma etkisi düşey taşıyıcı sistem elemanlarında ikinci bir kesme kuvveti oluşturur. Bu durum binada hasarlara hatta yıkıma yol açabilmektedir. Rijitlik merkezi konumu burulmayı oluşturan ve etkisini artıran önemli bir faktördür. Bu çalışma kapsamında 14 adet gerçek boyuttaki betonarme bina ve 20 adet ölçekli ahşap malzemeden yapılmış bina üzerinde çalışma yapılmıştır. Gerçek boyuttaki binalar üzerinde yapılan araştırma analitik olarak yapılırken ölçekli binalar için deneysel çalışma yapılmıştır.
Analitik çalışmada 2 adet simetrik bina, 7 adet düşey taşıyıcı sistemi değiştirilen örnek bina ve 5 adet burulmadan dolayı hasar aldığı düşünülen bina kullanılmıştır. Rijitlik merkezi hesap yöntemleri araştırılan yapısal analiz programlarında (Sta4CAD, İdeCAD, ProtaStructure ve ETABS) modellenen bu binalar için 2 farklı elle hesap yöntemiyle de hesap yapılmıştır. Her bina için hesaplanan 6 farklı rijitlik merkezi konumu test edilmiştir. SAP 2000 programında modellenen binalara noktasal olarak tanımlanmıştır. Tanımlanan noktalara deprem yükleri yüklenmiş ve çıkan dönmeler karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlardaki farklılıklardan dolayı deneysel çalışma yapılmıştır.
Deneysel çalışma için 20 adet kat planı belirlenmiştir. Bu planlar belirlenirken bazı binalarda (12 plan) aşama aşama değişiklik yapılırken geriye kalan planlar analitik çalışmadan alınmıştır (8 plan). Döşemeler MDF'den düşey taşıyıcı sistem elemanları ise balsa malzemeden imal edilmiştir. Ölçekli binalar için tasarlanan deney masasında binalar yan çevrilerek yerleştirilmesiyle deneyler yapılmıştır. Deney sonucu elde edilen kat deplasmanları kaydedilmiştir. Deplasmanlar ile düşey taşıyıcı sistem elemanlarındaki kesme kuvvetleri elde edilmiştir. Her ölçekli bina için yapılan 2 deneyle kesme kuvvetlerinin ağırlık merkezleri alınarak rijitlik merkezleri hesaplanmıştır. Aynı binalar mevcut özellikleriyle ETABS programında modellenip analizi yapılmıştır. ETABS programında bulunan rijitlik merkezleri ile deney sonucu bulunan rijitlik merkezleri karşılaştırılmıştır.

Abstract:
The earthquake load on the building acts on the center of mass and turns the building around the center of rigidity. This phenomenon is called torsion. Torsional effect creates a second shear force in vertical carrier system elements. This can lead to damage or even destruction of the building. The location of the center of rigidity is an important factor that creates the torsion and increases the effect of the torsion. Within the scope of this study, 14 real size reinforced concrete buildings and 20 scaled wooden buildings were studied. While the research on real size buildings is done analytically, experimental work is done for scale buildings.
In the analytical study, 2 symmetrical buildings, 7 sample buildings whose vertical carrier systems were changed, and 5 buildings thought to be damaged due to torsion were used. For these buildings, which were modeled in structural analysis, programs (Sta4CAD, IdeCAD, ProtaStructure and ETABS) whose center of stiffness calculation methods were investigated, calculations were made with 2 different manual calculation methods. Six different center of stiffness positions calculated for each building were tested. Centers of stiffness are defined as points for the buildings modeled in the SAP 2000 program. Earthquake loads were loaded at the defined points and the resulting rotations were compared. Due to the differences in the results obtained, an experimental study was carried out.
20 floor plans were determined for the experimental study. While these plans were being determined, some buildings were gradually changed (12 plans), the remaining plans are taken from analytical work (8 plans). The floors are made of MDF and the vertical carrier system elements are made of balsa material. Experiments were carried out by turning the buildings sideways on the experimental table designed for scale buildings. The floor displacements obtained as a result of the experiment were recorded. Shear forces in vertical structural system elements were obtained with displacements. Centers of stiffness were calculated by taking the center of gravity of the shear forces with 2 tests for each scale building. The same buildings were modeled and analyzed in the ETABS program with their existing features. The stiffness centers found in the ETABS program and the stiffness centers found as a result of the experiment were compared.