Betonarme U-perdelerin modellenmesi ve dinamik etkiler altında performansının incelenmesi

Abstract

Günümüzde inşa edilen yapıların büyük çoğunluğu betonarme olarak inşa edilmiş yapılardan oluşmaktadır. Bu yapıların deprem etkileri altında daha dirençli davranması için perde elemanlar kullanılmaktadır. Mimari gereksinimlerden dolayı plandaki geometrileri farklılık arz eden perde elemanlar arasında ''U'' şekilli perdeler en çok kullanılan taşıyıcı elemanlardan bir tanesidir. Yapılarda asansör veya çekirdek bölgelerinde konumlandırılan U-perdeler bulundukları yapı sistemlerine iki doğrultuda da yüksek rijitlik sağlamaktadır. Yapıya gelen yanal yükler altında önemli bir rolü olan bu betonarme duvar elemanların gerçek davranışlarını tam olarak temsil etmek için doğru bir modelleme yapmanın önemi büyüktür. Bu elemanların modellenmesinde yapılan yaklaşımlar ne derece gerçekçi olursa yapısal analizler de o oranda gerçeği yansıtacaktır. U-perde modelleme tekniklerinde izlenen metotlardan birisi orta-kolon modeli olarak bilinen bir tekniktir. U-perdeyi bir araya getiren düzlemsel 3 adet dikdörtgen perde kesitini temsil eden bu teknikte perde elemanları, diğer taşıyıcı yapı elemanlarına belirli rijitliğe sahip fiktif kirişlerle kat seviyelerinde bağlanmaktadır. İkinci olarak, U-perdenin rijitlik merkezinde tanımlanmış poligon bir kolon elemanın, diğer yapı elemanlarına fiktif çubuklarının yardımıyla bağlanmasından meydana gelen modelleme tekniğidir. Bu çalışmada, söz konusu iki farklı modelleme tekniği, kabuk elemanlar yardımıyla hazırlanan referans model esas alınarak doğrusal ve doğrusal olmayan davranışlar altında kıyaslanacaktır. Doğrusal olmayan davranış için çubuk elemanlarda muhtemel plastikleşme bölgelerinde plastik mafsal kabulü, kabuk elemanlarda ise katmanlanmış malzeme modelleriyle çalışılacaktır. U-perde modelleme prensiplerini incelemek ve geliştirmek amacıyla altı kattan meydana gelen üç farklı betonarme yapı modeli hazırlanmış ve U-perdenin, kolon kiriş gibi diğer yapı elemanlarıyla birlikte çalışmasını göz ardı etmeksizin değerlendirmeler yapılmıştır.

The reinforced concrete construction technique is the most common technique all around the world. Shear wall structural members are mostly needed to increase earthquake resistance of the reinforced concrete structures. The shape of core shear walls are mostly formed by considering architectural layout requirements. And, U-Shape shear wall is one the common shape of these forms. U-Shaped shear wall structural members that are usually located around elevators or stairs provide high level rigidity to structure for both longitudinal and transverse directions. It is important to develop an accurate computer model to represent real behavior of these shear wall structural members against lateral loads. Obtaining more realistic results from structural analysis is directly depend on accuracy of shear wall computer modelling. `Wide-Column` modelling technique is one of the approaches to create U-Shaped shear wall computer model. In this approach, U-shaped shear wall is represented by three rectangular walls and connected to other structural members by fictitious beams at the story levels. The second approach to model U-Shaped shear wall is the Stick Model that creating polygon column and connecting this column to other structural members by fictitious beams at the story levels. In the scope of this thesis, above stated two different approaches will be compared by performing both linear and nonlinear analyses on the whole structure computer models that include shell members. Plastic hinge hypothesis and `Nonlinear Layered Shell` theory will be used for frame and shell members respectively to identify nonlinear behavior of structure. Three different whole structural models consisting of six story have been developed to define and improve the principles of U-shape shear wall modelling techniques by considering interaction between U-Shape shear wall and column-beam structural members.