Dolgu duvarları lifli polimerler ile sargılanmış betonarme çerçeve sistemlerin deprem davranışı ve yapısal sönüm özellikleri
The earthquake behavior of RC frames with polymer confined infill walls and their structural damping properties.
Yazar: HASAN ÖZKAYNAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada dolgu duvarları lifli polimerler ile sargılanmış betonarme çerçevelerin yatay yükler etkisindeki deprem davranışı deneysel ve kuramsal olarak incelenmiştir. Bu amaçla ülkemizdeki betonarme yapı özelliklerini yansıtacak şekilde üretilen, 22 adet 1/3 ölçekli tek katlı ve tek açıklıklı yalın, dolgu duvarlı ve güçlendirilmiş dolgu duvarlı betonarme çerçeve numuneleri statik ve benzeşik dinamik deney teknikleri kullanılarak laboratuarda denenmiştir. Betonarme taşıyıcı sistemlerde bulunan boşluklu dolgu duvarlar karbon lifli polimerler (CFRP) ile uygun biçimde güçlendirildiklerinde dayanım, rijitik ve enerji tüketim kapasitesindeki artışla yapısal elemanlara dönüşmektedir. İlk aşamada 6 adet statik deney yapılarak en uygun CFRP uygulama biçimleri belirlenmiştir. İkinci aşamada 16 adet nunumune üzerinde statik ve benzeşik dinamik deney yapılmıştır. Statik deneylerde iki farklı yatay yük protokolü kullanılmıştır. Benzeşik dinamik deneyler ise iki farklı atalet kütlesi durumu için gerçekleştirilmiştir. Yalın ve güçlendirilmiş dolgu duvarlı çerçevelerin davranışları hem yaygın olarak kullanılan statik karakterli yükler hemde yeni geliştirilen benzeşik dinamik deney tekniği ile dinamik karakterli yükler etkisinde deneysel olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar rijitlik, dayanım, süneklik, enerji tüketme kapasitesi, yapısal sönüm ve hasar birikimleri açısından değerlendirilmiştir. Deney numunelerinin performans değerlendirmeleri FEMA 356 ya göre yapılmıştır. Yalın ve güçlendirilmiş dolgu duvarlı çerçevelerde gerçekleşen yapısal sönüm deneysel olarak belirlenmiş ve süneklik ile ilişkisi bir ifadeye dönüştürülmüştür. Çalışmanın kuramsal bölümünde, CFRP ile güçlendirilmiş dolgu duvarların kuramsal modeli için bir öneri yapılmıştır. Gerçekleştirilen deneysel çalışmalara dayalı olarak güçlendirilmiş durum için belirlenen duvar davranış modeli ve yapısal sönüm özellikleri, deprem güvenliği yetersiz bir betonarme yapının dolgu duvarlarının CFRP ile sargılanarak güçlendirmesi örneğinde kullanılmıştır. Önerilen güçlendirme tekniği yapı sisteminin performansını iyileştirmiştir.

Abstract:
The earthquake behavior of RC frames with fiber polymer confined infill walls were investigated experimentally and theoritically. 22 pcs 1/3-scaled RC frames were built, which reflects the properties of buildings existing in Turkey tested statically (QS) and pseudo dynamically (PsD) as infilled and retrofitted frames in the Laboratory. By integrating the infills to RC frame with CFRP sheets, the frame turns to a load bearing structural system with increased stiffness, strength and energy dissipation capacity. In this content, 6 static tests were performed in advance to determine the most appropriate retrofitting scheme. In the second phase, 16 specimen were tested statically and pseudo-dynamically. In QS tests two different type of loadings were applied. The PsD tests were performed under two simulated low and high inertial masses. The earthquake behavior of bare, infilled and retrofitted infilled frames have been investigated by QS tests and newly developped PsD test methods. The test results were evaluated interms of stiffness, strength, energy dissipation capacity, structural damping, ductility and damage. The performances of the specimens are compared with FEMA 356 performance levels. The actualized damping, for infilled and retrofitted infilled frames is obtained experimentally and it?s relation with the ductility is turned to an equation. In the theoritical phase, a model was proposed for retrofitted infilled frames. The model is based on test results and damping properties are used in the evaluation of earthquake performance of the valnurable building retrofitted as proposed in this study. Applying the proposed retrofitting technique, has increased the structural performance.