Investigation of Different Filling Wall Design in Steel Structures with Linear and Nonlinear Earthquake Analysis Methods

Year 2023, , 330 - 344, 30.11.2023

Muhammet Zeki Özyurt , Ömer Faruk Kadıoğlu

https://doi.org/10.35193/bseufbd.1207693

Abstract

Our country is located on important fault lines. Investigation of structural behavior in terms of various parameters is important for earthquake safety of structures. In this study, the effect of infill wall on the behavior of steel structures, which is one of the frequently preferred structural system types, is investigated. In practice, infill walls are usually included in the analysis as vertical loads, but their effects on the structural behavior, especially under horizontal loading, are ignored because they are not included in the model. As it is known, investigating the effect of the inclusion or exclusion of infill walls in the numerical model on the behavior of structures is also important in terms of structural safety. The numerical models examined in the study were analyzed in three dimensions in SAP2000 program. Structural behavior under earthquake effect was investigated by the equivalent seismic load method and the structural performance was investigated by the incremental equivalent seismic load method. In the light of the results obtained from the analyses, it was observed that the period values increased and the peak displacements decreased when the infill walls were considered as pressure bars in the numerical model compared to the case where the infill walls were considered only as vertical load. On the other hand, in the same investigation, it was concluded that the base shear force increased, and the plastic hinge point was reached with less displacement when the infill wall was included in the model as a pressure bar.

Keywords

Infill Wall, Equivalent Earthquake Load Method, Pushover Method

Çelik Yapılarda Farklı Dolgu Duvar Tasarımlarının Doğrusal ve Doğrusal Olmayan Deprem Analiz Yöntemleri ile Araştırılması

Abstract

Ülkemiz, önemli fay hatlarının üzerinde bulunmaktadır. Çeşitli parametreler açısından yapısal davranışın irdelenmesi yapıların deprem güvenliği için önemlidir. Sıkça tercih edilen taşıyıcı sistem türlerinden olan çelik yapıların davranışı üzerinde dolgu duvar etkisi bu çalışmada incelenmiştir. Uygulamada, dolgu duvarlar genellikle düşey yük olarak analizlere dahil edilirken, modele katılmadıkları için özellikle yatay yük altında yapısal davranış üzerindeki etkileri göz ardı edilmektedir. Bilindiği üzere; dolgu duvarların sayısal modele katılıp katılmamasının yapıların davranışı üzerinde olan etkisinin araştırılması yapı güvenliği açısından da önemli bir durum arz etmektedir. Çalışmada incelenen sayısal modeller SAP2000 programında üç boyutlu olarak analiz edilmiştir. Eşdeğer deprem yükü yöntemi ile deprem etkisi altında yapısal davranış incelenmiş ve artırımsal eşdeğer deprem yükü yöntemi ile yapı performansı araştırılmıştır. Analizlerden elde edilen sonuçlar ışığında sayısal modelinde dolgu duvarların basınç çubuğu olarak dikkate alındığı durumda, dolgu duvarların yalnızca düşey yük olarak dikkate alındığı duruma göre periyot değerlerinin arttığı, tepe noktası deplasmanlarının azaldığı görülmüştür. Diğer taraftan, aynı incelemede basınç çubuğu olarak dolgu duvarın modele katıldığı durumda taban kesme kuvvetinin arttığı ve daha az deplasman ile plastik mafsallaşma noktasına ulaşıldığı sonucuna varılmıştır.

Keywords

Dolgu Duvar, Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi, Artırımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi

References

• Karasin, İ. B. & Öncü, M. E. (2022). Farklı Dolgu Tipleri için Çerçevelerin İtme Analizi ile Kıyaslanmas. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, ICAENS 2022, 91-96.
• Bayrak, O.F. & Bikçe, M. (2019). Dolgu duvarların yapısal düzensizliklere ve performansa etkisinin mevcut bir yapı üzerinde incelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 24(3), 241-254.
• Temur, F. (2007). Statik itme (Pushover) yöntemi kullanılarak yapıların analizi. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
• Hanoğlu, K.B. (2002). Fiber Reinforced Plastic Overlay Retrofit of Hollow Clay Tile Masonry Infilled Reinforced Concrete Frames. Doktora Tezi, Boğaziçi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Arslan, M.H., Köroğlu, M.A & Köken, A. (2016). Binaların Yapısal Performansının Statik İtme Analizi İle Belirlenmesi. Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4(2), 71-84.
• Akyürek, O., Tekeli, H., & Demir, F. (2018). Plandaki Dolgu Duvar Yerleşiminin Bina Performansı Üzerine Etkisi, International Journal of Engineering Research and Development, 10(1), 42-55.
• Bayrak, O.F., & Yedek, S. (2017). Çelik çerçeveli yapılar özelinde dolgu duvar etkisinin incelenmesi. Uluslararası Katılımlı 7. Çelik Yapılar Sempozyumu, 26-28 Ekim, Gaziantep, 139-146.
• Sayın, B., & Kaplan, S.A. (2005). Deprem etkisi altındaki betonarme yapılarda dolgu duvarların modellenme teknikleri. Kocaeli Deprem Sempozyumu, 23-25 Mart, Kocaeli, 474-480.
• Kaymak, F. & Tuna, M. (2013). Kısmi ve tam dolgu duvarlı çelik çerçevelerin yatay yükler altındaki davranışının elasto-plastik analiz yöntemi ile incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 26(2).
• Güder S.O. (2012), Dolgu Duvarların Yapısal Analizlerde Göz Önüne Alınmasının Düşey Düzensizlik ve Deprem Performansına Etkileri, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Altınağaç, D. (2022). Doğrusal olmayan itme analizi yöntemi ile performans seviyesi belirlenen çelik bir yapının analizi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Karslıoğlu, Ö. (2005). Çok katlı binalarda bulunan tuğla dolgu duvarların yapı davranışına etkileri. Yüksek Lisans Tezi, Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüs,Kahramanmaraş.
• Azfuroğlu, S. (2018). Çok Katlı Çelik Binaların İtme Analizi.Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Kültür Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Bayülke, N. (2003), Betonarme Yapının Dolgu Duvarı, Türkiye Mühendislik Haberleri, 4(426), 85-98.
• FEMA 356 (2000), Presebtandart and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Federal Emergency Management Agency. Washington D.C.
• Mainstone, R.J. (2007), Çerçevelerde Dolgu Duvar Modellerinin İncelenmesi, Proc. Supplement, Trans. Of Instn. Of Civil Engrs., State Univ. of New York.
• Foroughi, S. & Yüksel, B. (2022). TBDY 2018’e göre Doğrusal Olmayan Hesap Yöntemleri ile Betonarme Yapı Sistemlerinin Performans Analizi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 5(1), 33-55. Arslan, M. H., Köroğlu, M. A. & Köken, A. (2016). Binaların Yapısal Performansının Statik İtme Analizi ile Belirlenmesi. Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4(2), 71-84. İdecad 5 Enterprise 5.510 Versiyonu Kullanma Kılavuzu (2007).
• Severcan, M. H. & Sınanı, B. (2019). Mevcut Betonarme Yapıların Deprem Performansının Analizi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8(2), 936-947. Türkiye Deprem Tehlike Haritası. https://www.afad.gov.tr/turkiye-deprem-tehlike-haritasi, (15.09.2022). Türkiye Deprem Yönetmeliği, (2018). Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı İçin Esaslar.