Deprem etkisi altındaki kirişsiz döşemeli betonarme yapılarda farklı analiz yöntemlerinin karşılaştırılması

Öz

Betonarme kirişsiz plak döşeme sistemlerinde döşemeler, kirişler olmadan doğrudan kolonlara mesnetlenmektedir. Analitik çalışmalar doğrultusunda deprem etkisi altında betonarme kirişsiz plak döşemeli 4 katlı bir yapı araştırma konusu olarak seçilmiştir. Seçilen yapı 3 farklı analiz yöntemi kullanılarak taşıyıcı sistem kolon ve döşemelerine gelen eğilme momentleri açısından karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada, kirişsiz plak döşeme sistemleri hakkında açıklayıcı bilgiler sunulmuş ve ülkemiz şartnamelerinde kabul edilen farklı çözüm yöntemleri, yatay yükler etkisi altındaki yapısal bir örnek üzerinden karşılaştırılmıştır. Deprem kuvvetleri etkisinde; seçilen taşıyıcı sistem, eşdeğer çerçeve yöntemi, Ünlüoğlu'nun moment geçiş katsayılarını kullandığı yöntem ve sonlu elemanlar yöntemini temel alan SAP2000 programı kullanılarak analiz edilmiştir. Farklı çözüm yöntemlerinden elde edilen sonuçların birbirleri ile karşılaştırılması sonucu tüm katlardaki kolon alt ve üst momentleri, iç ve kenar açıklık kolon şeridindeki döşeme momentleri, tablo ve grafikler yardımıyla ortaya konmuştur. Buna göre Ünlüoğlu’nun moment geçiş katsayılarını kullandığı yöntem ve sonlu elemanlar yöntemini esas alan SAP2000 yazılımından elde edilen sonuçlar birbirine son derece yakın çıkmıştır. Eşdeğer çerçeve yönteminden elde edilen sonuçlar ise diğer analiz yöntemlerinden elde edilen sonuçlardan daha farklıdır. Çünkü eşdeğer çerçeve yöntemi yaklaşık bir yöntem olması sebebiyle sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen sonuçlar kadar kesin sonuçlar vermemektedir. Ancak Ünlüoğlu’nun geliştirdiği yöntem sonlu elemanlar yöntemine alternatif olabilir.

Anahtar Kelimeler

• Deprem etkisi,Betonarme kirişsiz plak döşemeler,Eşdeğer çerçeve yöntemi,Moment geçiş katsayıları,Sonlu elemanlar yöntemi

Comparison of different analysis methods in flat slab reinforced concrete structures under earthquake effect

Abstract

Reinforced concrete flat slab systems are supported to columns directly without beams. In this analytical study, a structure which has reinforced concrete flat slab with four storey is investigated under earthquake effect. The structure was analyzed by three different methods to compare bending moments in columns and flat slabs. In this study, explanatory information about flat slab systems is presented and different types of solution methods which are adopted our countries specification was compared through a structural example under the horizontal loads. Under the influence of horizontal earthquake forces; selected bearing system have been analyzed by the equivalent frame method, called the moment transfer coefficients method developed by Ünlüoğlu and finite elements method based SAP2000 software. The result of comparing the findings obtained from different solution methods to each other is presented with the help of column top and bottom moments in all floors, flat slab bending moments in inner and edge column strands, tables and graphs. According to this, the method developed by Ünlüoğlu using moment transfer coefficients and the results obtained from finite elements based SAP2000 software are very close to each other. The results obtained from the equivalent frame method are different from those result of the other methods of analysis. Because the equivalent frame method is an approximate method, it does not give as accurate results as the results obtained by the finite element method. However, the method developed by Ünlüoğlu may be an alternative to the finite element method.

Keywords

• Earthquake effect,Reinforced concrete flat slab,Equivalent frame method,Moment transition coefficients,Finite element method

References

1. Kim HS, Lee DG. “Efficient analysis of flat slab structures subjected to lateral loads”. Engineering Structures, 27(2), 251-263, 2005.
2. Sağlıyan S, Erdoğan AS, Karaton M. “The effect of dimensional parameters on the behavior of reinforced concrete slabs with continuous drop panel”. Engineering Sciences, 6(2), 497-506, 2011.
3. Benavent-Climent A, Zamora-Sánchez D, Gil-Villaverde JF. “Experimental study on the effective width of flat slab structures under dynamic seismic loading”. Engineering Structures, 40, 361-370, 2012.
4. Priya KS, Durgabhavani T, Mounika K, Nageswari M, Poluraju P. “Non-linear pushover analysis of flat slab building by using SAP2000”. International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE), 1(1), 29-33, 2012.
5. Bhina MR, Banerjee A, Paul DK. “Assessment of different aspects of RC flat-slab building over normal RC frame building”. International Conference on Structural Engineering and Construction Management, Kandy, Sri Lanka, 13-15 December 2013.
6. Qian K, Li B. “Dynamic disproportionate collapse in flat-slab structures”. Journal of Performance of Constructed Facilities, 29(5), B4014005, 2014.
7. Qian K, Li B. “Load-resisting mechanism to mitigate progressive collapse of flat slab structures”. Magazine of Concrete Research, 37(7), 349-363, 2015.
8. Choi KK, Kim JC. “Nonlinear model simulating load-deformation relationship of flat plate structures”. Engineering Structures, 85, 26-35, 2015.

9. Youssef MA, Chowdhury AO, Meshaly ME. “Seismic capacity of reinforced concrete interior flat plate connections”. Bulletin of Earthquake Engineering, 13(3), 827-840, 2015.
10. Fick DR, Sozen MA, Kreger ME. “Cyclic lateral load test and the estimation of elastic drift response of a full-scale three-story flat-plate structure”. Special Publication, 296, 1-14, 2014.
11. Özbayrak A. Kirişsiz Döşemeli Betonarme Yapıların Yatay Kuvvetler Altında Rijitlik Değerlerinin Yapay Sinir Ağları ile Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, Türkiye, 2008.
12. Doğangün A. Betonarme Yapıların Hesap ve Tasarımı. Sekizinci baskı. İstanbul, Türkiye, Birsen Yayınevi, 2002.
13. Ünlüoğlu E. Kirişsiz Döşemeli Sistemlerde Yatay Kuvvetler Etkisi Altında Rijitlik Değerlerinin Araştırılması. Eskişehir, Türkiye, Anadolu Üniversitesi Basımevi, 1989.
14. SAP2000 v8 Educational Version, Computers and Structures Inc., Berkeley, California, USA, 2004.