Dynamic shear amplification in seismic response of structural wall systems

Abstract

Geçmiş çalışmalar, perde tabanında plastik kesit oluşması sonrasında ortaya çıkan yüksek mod etkileri nedeniyle kesme kuvveti talebinin yönetmelik yöntemleri ile elde edilen tasarım kesme kuvvetlerinden büyük olduğunu ve tasarım momentleri ile uyumsuz olduğunu göstermiştir. 2007 Türk Deprem Yönetmeliği dinamik kesme kuvveti büyütmesini periyot ve deprem yükü azaltma katsayısından (R) bağımsız olarak tasarım taban kesme kuvvetlerine uygulanan 1.5 katsayısı ile dikkate almaktadır. Fakat temsili perde duvarlar üzerinde yapılan zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerinin sonucunda, dinamik kesme kuvveti büyütmelerinin artan birinci mod periyodu ve deprem yükü azaltma katsayısı ile arttığını göstermektedir. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerden elde edilen sonuçlara yapılan regresyon analizlerinden; 2007 Türk Deprem Yönetmeliği'nde kullanılabilecek, periyot ve deprem yükü azaltma katsayısının fonksiyonu olan bir dinamik taban kesme kuvveti büyütmesi ilişkisi önerilmiştir. Bunun yanında, 2007 Türk Deprem Yönetmeliği'nde kullanılabilecek perde yüksekliği boyunca kesme göçmelerini de engellemek amacıyla bir kat kesme kuvveti dağılımı önerilmiştir. Yapılan zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerin bir yan ürünü olarak, 2007 Türk Deprem Yönetmeliği için bir perde moment profili önerilmiştir. Çalışmada, yüksek modların dinamik kesme kuvveti büyütmesi üzerindeki etkisi bir modal ayrıştırma tekniği ile gösterilmiştir.

Previous research indicates that, shear force demand in yielding walls are not proportional to the design moments calculated by code procedures and higher shear force demands develop along the wall with respect to code predictions as a consequence of the higher mode effects after the plastic hinge formation at the base of the wall. 2007 version of the Turkish Seismic Design Code takes the dynamic shear amplification phenomena into account with a constant base shear amplification factor of 1.5 regardless of the first mode period and ductility level of the wall. However, results obtained from extensive non-linear time history analyses performed on generic walls in this study indicate that dynamic shear amplifications increase with increasing first mode period, Strength Reduction Factor (R) and ground motion intensity. A dynamic base shear amplification relationship as a function of the first mode period and strength reduction factor has been proposed for the Turkish Seismic Design Code (2007), based on the regression analysis of the non-linear time history analysis. A story shear force profile has been suggested for the Turkish Seismic Design Code (2007), which is intended for not only preventing shear failures at the base but also along the height of the wall. As a side product of the non-linear time history analyses, a moment profile has also been proposed for use in the Turkish Seismic Design Code (2007). A modal decomposition technique is presented in this study for demonstrating the effects of the higher modes on the dynamic shear amplification phenomenon.