Seismic strengthening of rc frame buildings by steel panels

Abstract

Türkiye'de yaşanan büyük depremler, düşük kalitede inşa edilmiş pek çok binada orta derecede hasara neden olabilmektedir. Hızlı ve uygun bir güçlendirme yapılmadığı durumda günler ya da haftalar sonra görülebilecek artçı şoklardan sonra, bu orta hasarlı binalar büyük hasar seviyesine hatta tamamen göçme durumuna geçebilirler. İş gücü, zaman ve para kaybına neden olabilecek geleneksel güçlendirme yöntemleri ile bu binaların güçlendirilmesi kimi zaman yeni baştan inşa edilmelerini çok daha cazip kılar. Bu araştırmada, orta hasarlı binalara uygulanabilecek, deplasman talebini azaltarak yapının sismik performansını yükseltebilecek pratik bir güçlendirme yöntemi sunulmaktadır. Bu güçlendirme yönteminde fabrikada imalatı yapılmış çelik paneller kullanılmıştır. Bu panellerin seçilmesinin başlıca sebepleri; hafiflikleri, taşıma ve inşa kolaylıklarının yanı sıra ucuz olmaları, kalıp ihtiyacının olmaması ve bu iş için özel elemana ihtiyaç duyulmamasıdır. Bu konsepti test etmek için, ½ ölçekte 3 boyutlu betonarme bir çerçeve Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü'nde inşa edilmiş ve gerçek bir deprem kaydı altında orta hasar seviyesine ulaşıncaya kadar test edilmiştir. Daha sonra hasarlı durumdaki betonarme çerçeve çelik panellerle güçlendirilmiş ve aynı deprem kaydı altında test edilmiştir. Numunenin güçlendirmeden önceki ve sonraki performansı Deprem Yönetmeliği (2007)'ye göre değerlendirilmiştir. Sonuçlar önerilen sistemin yararlılığını doğrulamaktadır. Ayrıca inşaat mühendisleri açısından daha kolay anlaşılabilmesi için paneller, Zeytinburnu'nda mevcut orta hasarlı bir binaya bilgisayar ortamında uygulanmış benzer şekilde performansı değerlendirilmiş ve tatmin edici sonuçlara ulaşılmıştır.

Every major earthquake in Turkey causes a large number of building suffer moderate damage due to poor construction. If a proper and fast retrofit is not applied, the aftershocks, which may sometimes come days or weeks after the main shock, can push a moderately damaged building into a major damage or even total collapse. Retrofitting these poor constructed buildings using traditional methods may cost a lot of money, labor and time which make the choice of reconstruction better than retrofitting. This research presents a practical retrofit method for moderately damaged buildings, which increases the seismic performance of the structural system by reducing the displacement demand. Fabricated steel panels are used for the retrofit. They are light-weight, easy to handle, and can be constructed very quickly. Moreover, they are cheap, and do not need formwork or skilled workers. They can be designed to compensate for the stiffness and strength degradation, and to fit easily inside a moderately damaged reinforced concrete frame.To test the concept, a half-scale, single-story 3D reinforced concrete frame specimen was constructed at the shake-table laboratories of the Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute of Bogazici University, and subjected to recorded real earthquake base accelerations. The amplitudes of base accelerations were increased until a moderate damage level is reached. Then, the damaged RC frames was retrofitted by means of steel panels and tested under the same earthquake. The seismic performance of the specimen before and after the retrofit was evaluated using Turkish seismic code (2007) standards, and the results were compared in terms of stiffness, strength, and deformability. The results have confirmed effectiveness of the proposed retrofit scheme. In order to make this retrofit method easy to comprehend for civil engineers a real structure from Zeytinburnu is chosen to test the panels in computer environment. Performance of the structure evaluated in the same way and effectiveness of the panels have confirmed again.