Farklı yüksekliğe sahip betonarme binalarda perde duvar yerleşiminin bina davranışına etkisinin doğrusal ve doğrusal olmayan yöntemlerle incelenmesi

Year 2024, Volume: 14 Issue: 2, 493 - 509, 15.06.2024

İsmail Tozlu Şenol Gürsoy

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1362519

Abstract

Depreme dayanıklı bina tasarımında betonarme perde duvarların kullanımı kaçınılmaz olmaktadır. Bu nedenle deprem bölgelerinde tasarlanan binalarda kullanılan perde duvarların yapısal davranışa etkisinin anlaşılması önem arz etmektedir. Ayrıca perde duvarlı binalarda doğrusal ve doğrusal olmayan hesap yöntemleri için yapısal davranışların ortaya konulmasını gerekmektedir. Bu makalede planda 4 farklı şekilde yerleştirilmiş perde duvarlı çerçeve taşıyıcı sisteme sahip az, orta ve yüksek (6, 9 ve 12) katlı 12 adet bina modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan bina modellerinin doğrusal ve doğrusal olmayan (itme ve zaman tanım alanında (ZTA) hesap yöntemleri kullanılarak) analizleri Sta4-Cad programıyla gerçekleştirilmiş ve yapısal davranışlar karşılaştırılmıştır. Doğrusal yapısal çözümlemelerden elde edilen sonuçların, perde duvarların en dış akslara yerleştirilmesi durumunda bina yüksekliği arttıkça daha elverişsiz olabileceğini ortaya koymaktadır. İtme ve ZTA doğrusal olmayan çözümlemelerden elde edilen sonuçlar ise perde duvarların yerleşiminin merkeze yaklaşması durumunda bina yüksekliği arttıkça kirişlerdeki hasar seviyesini arttığını buna karşın düşey taşıyıcı elemanlardaki hasar seviyesinin azaldığını göstermektedir. Ayrıca performans düzeylerinde, itme analizinde kiriş hasarlarının etkisi fazla iken ZTA hesapta düşey taşıyıcı elemanlardaki hasarların etkisinin fazla olduğu görülmektedir.

Keywords

Betonarme perde duvarlar, Doğrusal olmayan analiz, Yapısal performans

Investigation of the effect of shear wall placement on building behavior in reinforced concrete buildings with different heights using linear and non-linear methods

Abstract

The use of reinforced concrete shear walls is inevitable in earthquake-resistant building design. For this reason, it is important to understand the effect of shear walls used in buildings designed in earthquake zones on structural behaviour. In addition, it is necessary to reveal the behaviours for linear and non-linear calculation methods in buildings with shear walls. In this article, 12 building models were created in 4 different floor plans with 6, 9 and 12 storeys, having frame structural systems with shear walls, respectively, to represent low, medium and high-rise buildings. Linear and nonlinear (pushover and non-linear time history (NTH)) analyses of the created building models were carried out with the Sta4-Cad program and their linear and nonlinear behaviours were compared. The results obtained from linear structural analyses reveal that if shear walls are placed on the outermost axes, they will become more unfavourable as the building height increases. The results obtained from pushover and NTH analyses show that if the placement of the shear walls approaches the centre, the damage level in the beams increases as the building height increases, in contrast with the damage level in the vertical structural elements decreases. In addition, while the effect of beam damage is greater in the pushover analysis at performance levels, it is seen that the damage effect on vertical structural elements is greater in the NTH analysis.

Keywords

Reinforced concrete shear walls, Nonlinear analysis, Structural performance

References

• AFAD (2023). Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması, https://tdth.afad.gov.tr/
• Aksoylu, C., ve Arslan, M. H. (2019). Çerçeve + perde türü betonarme binaların periyod hesaplarının TBDY-2019 yönetmeliğine göre ampirik olarak değerlendirilmesi, Uludağ University Journal of the Faculty of Engineering, 24(3), 365-382. https://doi.org/10.17482/uumfd.603437
• Aktan, S. ve Kıraç, N. (2010). Betonarme binalarda perdelerin davranışa etkileri, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23 (1), 15-32.
• Boru, E. (2022). Betonarme perdelerin planda farklı yerleşiminin bina davranışına etkisinin incelenmesi, Gazi University Journal of Science Part C: Design and Technology, 10 (2), 259-272. https://doi.org/10.29109/gujsc.1062254
• Celep, Z. (2019). Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı, 7. Baskı, Beta Basım ve Yayım Dağıtım A.Ş, İstanbul.
• Çavdar, Ö. ve Bayraktar, A. (2016). Nonlinear earthquake performance evaluation of a structure collapsed during the Van, Turkey, earthquake on October 23, 2011, Journal of Performance of Constructed Facilities, 30 (4), https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000816
• Çavdar, Ö., (2022). Seismic performance of a high-rise building by using linear and nonlinear methods, Natural Hazards, 112 (2), 1359-1378. https://doi.org/10.1007/s11069-022-05231-z
• Çolakoğlu, H. E. (2019). U şekilli betonarme perdelerin farklı yatay yük etkileri altında doğrusal olmayan davranışı, Teknik Dergi, 30 (1), 8887-8912. https://doi.org/10.18400/tekderg.344813
• Değer, Z. ve Başdoğan, Ç. (2021). Betonarme perdelerin yığılı plastik davranış ile doğrusal olmayan modellenmesi ve hasar sınırları, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36 (2), 641-654. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.719923
• Dogan, O., Genç, Y. ve Odacıoğlu, O. G. (2022). Betonarme taşıyıcı sistemlerin depreme dayanıklı tasarımında uyumlu perde-çerçeve davranışı için minimum perde oranının belirlenmesi, Politeknik Dergisi, 25 (4), 1561-157. https://doi.org/10.2339/politeknik.871889
• Foroughi, S. ve Yüksel, B. (2021). Sünek betonarme perde duvarların şekil değiştirme esaslı hasar sınırları, Journal of Advanced Research in Natural and Applied Sciences, 7 (2), 244-255. https://doi.org/10.28979/jarnas.845418
• Garip, Z.Ş. ve Eren, E., (2022). Perde duvarlı ve çerçeveli betonarme binalarda deprem tasarım sınıflarının bina maliyetine etkisi, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10(2), 700-715. https://doi.org/10.29130/dubited.937668
• Gürsoy, Ş., (2017). Betonarme perde duvar konumunun binaların deprem davranışı ve kaba inşaat maliyeti üzerine etkisi, 2nd International Conference on Advanced Engineering Technologies (ICADET 2017), 21-23 Eylül, 1-10, Bayburt/TÜRKİYE.
• Gürsoy, Ş., (2013). Farklı rijitleştirici elemanlara sahip binaların depreme göre maliyetlerinin karşılaştırılması, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28(3), 533-544.
• Karadoğan, F. Pala, S. Yüksel, E. ve Durgun, Y. (2011). Yapı Mühendisliğine Giriş Yapısal Çözümleme, Cilt 1, Birsen Yayınevi, İstanbul.
• Kaya, G. ve Özsoy Özbay, A. E. (2019). Perde ve çerçeveli betonarme yapılarda perde konumunun planda düzenlenmesi ve yapısal davranışa etkisi, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 7 (1), 7-17. https://doi.org/10.21923/jesd.429880
• Onat, Ö. ve Usta, P. (2021). 20 katlı betonarme yapının farklı perde duvar yerleşimlerine göre deprem analizi, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (25), 363-369. https://doi.org/10.31590/ejosat.912625
• Özdemir, Z. ve Fahjan, Y. M. (2007). Gerçek deprem kayıtlarının tasarım spektrumlarına uygun olarak zaman ve frekans tanım alanlarında ölçekleme yöntemlerinin karşılaştırılması”, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim, 435-446, İstanbul.
• Peer, (2023). Pacific Earthquake Engineering Research Center Ground Motion Database, https://ngawest2.berkeley.edu/
• Sakcalı, G. B., Tekeli, H. ve Demir, F. (2017). The effects of shear wall amount on building performance in RC buildings, Sakarya University Journal of Science, 21 (2), 157-168. https://doi.org/10.16984/saufenbilder.296998
• Sayın, E., Yön, B. ve Calayır, Y. (2010)., Perde konumunun ve zemin sınıfının betonarme yapılardaki hasar oranına etkisi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 26 (1), 1-6.
• Sta4-CAD (2021). Structural analysis for computer aided design”, ver.14.1. www.sta.com.tr
• TBDY (2019). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, 30364 Sayılı Resmi Gazete.
• Tozlu, İ. (2023). Tünel kalıp sistemli orta katlı betonarme binaların deprem performansının belirlenmesinde yer hareketi kaydı ölçekleme yöntemlerinin ve güçlü yer hareketi kısmının etkisi, Yüksek Lisans Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Tuna, M. E. (2000). Depreme dayanıklı yapı tasarımı”, Tuna eğitim ve kültür vakfı, Ankara.
• Uçar, T. ve Merter, O. (2009). Planda perde yerleşiminin betonarme perde-çerçeveli binaların deprem davranışına etkisi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 11 (2), 11-18.
• Yaman, S. Tekeli, H. ve Demir, F. (2019). Betonarme binalarda perde yeri değişiminin bina performansına etkisi, Avrupa bilim ve teknoloji dergisi, 16, 194-204. https://doi.org/10.31590/ejosat.528665