Delikli çelik levhalarla güçlendirilmiş tuğla dolgu duvarların kolonları eksenel yüklü ba çerçeve davranışı üzerindeki etkisi

Abstract

Ülkemizde son yıllarda meydana gelen şiddetli depremlerde birçok bina ağır hasar almış veya göçmüş ve büyük çapta can kayıpları yaşanmıştır. Oluşan can kayıplarından bazıları yapıdaki duvarların parçalanarak bina içinde ve çevresinde yaşayan canlıların üzerine düşmesi sonucu oluşmaktadır. Bu can kayıplarını önlemenin yollarından birisi hasar almış, güvensiz yapılardaki taşıyıcı sistemlerin ve/veya elemanların güçlendirilmesidir. Taşıyıcı sistemlerin güçlendirmesi için betonarme çerçeve içerisindeki tuğla duvarın yıkılarak yerine sonradan üretilmiş perde duvar konulması ilk akla gelen yöntemlerdendir. Ancak yöntemin uygulanması sırasında yapının boşaltılması gerekliliği ve özen gerektiren imalat süreci oldukça maliyetli ve zaman alıcı olmaktadır. Bu nedenle güçlendirme yöntemlerinden bir diğeri de betonarme çerçeve içerisindeki dolgu duvarların güçlendirilmesidir. Karbon lifli kumaşlar, polimer malzemeler, beton paneller, çelik donatılı sıva ve çelikten üretilmiş yapı elemanları güçlendirme yöntemleri olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada ise yerli üretimi olan ucuz ve mekanik özellik açısından çok daha sünek davranışa sahip delikli çelik levhalar kullanılmıştır. Çalışmada, kolonları eksenel yüklü betonarme çerçeve içerisindeki tuğla dolgu duvarların delikli çelik levhalarla güçlendirilmesi ile sistem davranışı üzerindeki etkilerini araştırmak için bir dizi deney yapılmıştır. Deney elemanları ½ ölçekli, tek açıklıklı, tek katlı olup 4'ü referans olmak üzere toplam 16 adet deney elemanı laboratuvarda test edilmiştir. Çalışma için üretilen betonarme çerçeveler ve duvarlarda, en sık rastlanan kusurlar olarak düşük beton dayanımı, kolon- kirişlerde seyrek ve/veya eksik etriye ve kontrolsüz yapılan duvar işçiliği hedef alınmıştır. Çalışma kapsamındaki deney elemanları depremi simüle eden yatay yükler altında test edilmiş ve deney sonuçları dayanım, süneklik, rijitlik, göreli kat ötelenme ve dönüştürülebilen enerji kapasitelerine göre değerlendirilmiştir. Güçlendirme yöntemi ile dayanımda önemli bir kayıp olmadan eksenel yük düzeyi düşük elemanlarda %7,5' den büyük ötelenme oranlarına ulaşılırken yüksek elemanlarda ise %6,8'e ulaşılabilmiştir. Benzer şekilde çerçevenin enerji dönüştürme kapasitesi ise yalın duvarlı çerçeveye göre eksenel yük düzeyi düşük elemanlarda 2,1 kattan büyük olurken, yüksek elemanlarda ise 2,9 kat olmuştur. Yapıların bu yöntemle kolaylıkla güçlendirilebileceğini, oluşturduğu sargılama etkisiyle duvar bütünlüğünün korunması sonucunda deprem anındaki olası göçmeleri engelleyebileceği, can ve mal kayıplarının da azaltılabileceği düşünülmektedir.

In the severe earthquakes that have occurred in our country in recent years, many buildings have been severely damaged or collapsed and many lives have been lost. Some of these casualties occur as a result of the walls in the buildings falling apart and falling on the people/animals inside and around the building. One of the ways to prevent these casualties is to strengthen the structural systems and/or elements in damaged and unsafe structures. The first method that comes to mind for the reinforcement of structural systems is to demolish the brick wall in the reinforced concrete frame and build a shear wall later. However, the necessity of emptying the building during the application of the method and the careful manufacturing process are both very costly and time-consuming. Therefore, another method of strengthening buildings is to strengthen existing infill walls within the reinforced concrete moment frames. Carbon fiber fabrics, polymer materials, concrete panels, steel-reinforced mortar and structural elements made of steel are used as reinforcement methods. In this study, perforated steel plates, which are domestically produced, cheap and which have a much more ductile behaviour than other materials used, were used to strengthen the infill walls. In the study, a series of experiments were carried out to investigate the effects on system behaviour by reinforcing brick infill walls with perforated steel plates in a reinforced concrete frame with axially loaded columns. Test elements are ½ scale, single span, and single storey. 16 test elements were tested in the laboratory and 4 of which were references. Low concrete strength, sparse/incomplete stirrups in columns-beams and poor-quality masonry work were targeted as the most common defects in reinforced concrete frames and walls produced for the study. The test elements within the scope of the study were tested under lateral loads simulating an earthquake and the test results were evaluated according to strength, ductility, stiffness, relative story drift and energy dissipation capacities. With the strengthening method, drift ratios exceeding 7.5% were achieved in the elements with low axial load without any significant loss in strength, while it was possible to reach 6.8% in the elements with high axial load. Similarly, the energy dissipation capacity of the frame was greater than 2.1 times in the elements with low axial load levels, while it was 2.9 times in the high elements compared to the bare-walled frame. With this method, it is thought that the structures can be easily strengthened, that the integrity of the wall can be protected with the confining effect it creates, that possible collapses in the earthquake situation can be prevented, and the loss of lives and property can be reduced.