Süneklik düzeyi yüksek perdelerde plastik mafsal boyunun çeşitli parametreler açısından irdelenmesi

Abstract

Perdeler boyutları itibari ile önemli yatay rijitlikleri olan elemanlardır. Rijitliğin haricinde deprem sırasında perdelerin yükseklik / genişlik oranına bağlı olmak kaydıyla mümkün olduğunca sünek bir şekilde davranıp yapı içinde payına düşen deprem kuvvetini ve enerjisini plastik ötesi deformasyon yaparak sönümlemesi istenir. Bu nedenle perdenin deprem esnasında plastikleşecek olan kritik bölgesinde kesme hasarının oluşmaması ve yeterli sünekliğin sağlanması için özel tasarım yapılır. Böylece deprem sırasında perdede oluşacak olan plastik mafsallaşmanın bu kritik bölge içinde oluşması beklenir. Betonarme yapı elemanlarında plastik mafsal boyunun gerçek yapı davranışa uygun olarak belirlenebilmesi yapılacak olan hesabın ve kabullerin gerçek davranışla mümkün olduğunca uyum içinde olması açısından oldukça önemlidir. Deprem sırasında yapı davranışında oldukça baskın olan betonarme perde gibi düşey taşıyıcı elemanların plastikleşme mekanizması ve plastik mafsal boyu yapı performansının değerlendirilmesi açısından son derece önemlidir. Bu tez çalışmasında betonarme perdelerin mafsallaşma bölgeleri (mafsal yükseklikleri) perdelerin davranışına etkin çeşitli parametreler açısından analitik olarak belirlenmiştir. Çalışmada ele alınan konu plastik mafsal olduğu için modellenen perdelerin lineer olmayan davranışları incelenmiş ve bu kapsamda da ABAQUS programı kullanılmıştır. Çalışmada farklı kesme açıklıklarına ve farklı yatay sargı donatısı oranlarına sahip, farklı normal kuvvet seviyelerinde 72 adet konsol perde yatay itme analizine tabi tutulmuştur. Yapılan analizler sonucunda elde edilen yük-deplasman grafiklerinde maksimum yükün %15 azaldığı andaki sınır durum ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 (TBDY-2018) ile Türk Deprem Yönetmeliği-2007(TDY-2007)'de izin verilen maksimum yer değiştirme sınırları gözönüne alınmıştır. Bu sınırlara göre perde kesitlerinde özellikle perde uçlarında bulunan boyuna donatılarda meydana gelen akma durumuna göre belirlenen `analitik plastik mafsal boyları` (Lpz) ve basınç bölgesinde betonda meydana gelen ezilme durumuna göre `görünen plastik mafsal boyları` (Lp) ayrı ayrı belirlenmiştir. Elde edilen bulgular ile literatürde perdelerin plastik mafsal boyunu belirlemek için verilen ampirik formüller arasındaki uygunluk değerlendirilmiştir. Çalışmada ayrıca perdelerin deplasman süneklik değerleride incelenmiştir. Çalışma sonucunda; Kesme açıklığı arttıkça genel olarak plastik mafsal boylarının arttığı görülmüştür. Analitik plastik mafsal boyu ve görünen plastik mafsal boyu değerleri arasında 0.15-0.50 aralığında bir ilişki var olduğu gözlemlenmiştir. Literatürdeki ampirik formüllerden en yüksek yakınlığın görünen plastik mafsal boyu için %78 ve analitik plastik mafsal boyu için %69 ile Kazaz'ın önerdiği denklemle olduğu belirlenmiştir. Perdelerin süneklik değerleri incelendiğinde ise TBDY-2018'in tasarım koşullarını doğrular nitelikte sonuçlar elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Deprem, Yer değiştirme, Plastik Mafsal, Sonlu Elemanlar, Betonarme Perde.

Reinfored concrete (RC) shear walls are element with significant lateral stiffness by their dimensions. In addition to the stiffness, the RC shear wall must to behaviour as ductile as possible depending on the height/ width ratio during the earthquake and ıt is requested to absorb the eartquake force which must be receive by forming plastic deformation. Special design is made in the critical area of the shear wall which will occur of plastic damage during the earthquake. With this shear wall design, it is aimed to avoid shear damage and to provide sufficient ductility. The determination of the plastic hinge length in accordance with the actual structure behaviour of the RC structural elements is very important in terms of ensuring that the account and the acceptantes to be made are in harmony with the actual behaviour. The plasticization mechanism and plastic hinge length of the vertical bearing elements such as reinforced concrete shear walls, which are very dominant in the construction behavior during the earthquake, are extremely important for the evaluation of the building performance.In this thesis, the hinging regions (hinge lengths) of the reinforced concrete walls were analytically determined in terms of various parameters effective on the behavior of the walls. Since the subject discussed in this study is plastic hinge, the nonlinear behavior of the modeled shear walls is examined. Examinations were made using ABAQUS program. In this study, 72 cantilever shear walls with different parameters were analyzed. The plastic length at the base of the RC shear wall models was determined on the basis of analysis results that depend on several parameters, such as the length / height ratio, axial load level and the ratio of the web horizontal reinforcement. As a result of the analysis, load-displacement graphs were obtained. In these graphs, 3 boundary situations are taken into consideration. This boundary conditions; Limit state at the time the maximum load is reduced by %15 and Turkish Earthquake Code 2007 (TEC 2007) with Turkish Building Earthquake Code 2018 (TBEC- 2018) permissible maximum displacement limits. According to these limits, the analytical plastic hinge lengths (Lpz) determined according to the yield situation in the longitudinal reinforcement especially at the shear wall ends and the visible plastic hinge lengths (Lp) according to the crushing situation at concrete in the pressure zone were determined separately. The findings were compared with the empirical formulas given in the literature to determine the plastic hing length of the shear walls. Displacement ductility values of the shear walls were also investigated. In the results of working; It has been observed that as the length / height ratio increases, plastic hinge lengths. It is observed that there is a relationship between analytical plastic hinge length and visible plastic hinge length values in the range of 0.15-0.50. Among the empirical formulas in the literature, the highest affinity was found to be 78% for apparent plastic hinge length and 69% for analytical hinge length according to the equation proposed by Kazaz. When the ductility values of the shear walls were examined, the results confirming the design conditions of TBEC -2018 were obtained.Keywords: Earthquake, Displacement, Plastic Hinge, Finite Elements, Reinforced Concrete Shear Wall.