Seismic shear amplification in structural walls

Abstract

Depreme dayanıklı perde duvar tasarımı, deprem sırasında perde duvarların tabanında oluşacak plastik mafsal ile birlikte meydana gelebilecek gevrek kesme kırılmasını engellemeyi amaçlar. Geçmişte yapılan çalışmalar göstermiştir ki; deprem sırasında perde duvarlarda, elemanların karakteristiklerine bağlı olarak meydana gelen kesme kuvvetlerinin, lineer yöntemlerle hesaplanan kesme kuvvetlerinden daha büyük olduğu gözlemlenmiştir. Bu oluşum perde duvarın tabanında plastik mafsal oluşumu ile ortaya çıkan yüksek mod etkilerinin katkısına atfedilebilir.Yapılan analizler sonucunda elde edilen bulgulara bakılarak; perde duvarlarda gevrek kesme kırılmasının önlenmesi için Eurocode 8 EN1998-1 (CEN, 2004)'de kesme kuvveti büyütme katsayısı ilişkileri önerilmiştir. Ana olarak, bu ilişkiler yapının birinci mod periyoduna ve deprem yükü azaltma katsayına bağlı olmasına rağmen; Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (2007) bu katsayıyı yapının birinci mod periyoduna ve süneklik seviyesine bakılmaksızın 1.5 olarak belirtmiştir.Bu yüksek lisans çalışmasında 4, 8, 12, 16 katlı farklı kesit özelliklerine sahip perde duvarlar dinamik kesme büyütmesi katsayısının değerlendirilmesi için analiz edilmiştir. Çalışma sonucunda, doğrusal olmayan analiz sonuçlarına bakılarak ele alınan elemanların kesme kuvveti büyütme katsayıları, kuvvet ve deformasyon diyagramları elde edilmiştir. Bu çalışmanın, mevcut yönetmeliklerde bulunan perde duvarların kesmeye karşı tasarımına yönelik maddelerin geliştirilmesine katkı sağlayacağı söylenebilir.

Earthquake resistant design of structural walls involves inhibiting brittle shear failure that would develop with the formation of plastic hinge at the base of the walls. During seismic action, recent studies demonstrate that maximum wall shear responses, during an earthquake depending on characteristics of the walls, are generally higher than the conventional code procedures, namely elastic analysis procedures, which can be attributed to the contribution of higher mode effects subsequent to the formation of plastic hinge at the base of the wall. In light of findings from analyses of structural walls, shear amplification factors have been proposed in Eurocode 8 EN1998-1 (CEN, 2004) to inhibit brittle shear failure occurrence in structural walls. Proposed relationships mainly depend on first mode period of wall and strength reduction factors. However, in Turkish Seismic Design Code, this issue has been handled by considering a constant base shear amplification of 1.5 regardless of first mode period and ductility level of the structural walls. Generic structural walls having four, eight, twelve, sixteen stories with different sectional properties have been analyzed in order to evaluate the dynamic shear amplification phenomenon. Responses of structural walls have been obtained through non-linear analyses results such as base shear amplification factors, force and deformation responses.This study can be treated as an initial investigation for developing a sound procedure for shear design of structural walls in current code applications.