BETONARME BİNALARIN DEPREM PERFORMANSLARINA DOLGU DUVARLARIN ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, kat içinde farklı oran ve düzende yerleştirilen dolgu duvarların betonarme binaların sismik davranışlarına olan etkileri araştırılmıştır. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018)'ne uygun olarak tasarımı gerçekleştirilen binaların performansları zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemiyle tespit edilmiştir. Analizler için 11 adet deprem kaydı, yakın ve uzak fay etkileri, depremlerin büyüklüğü, zemin cinsi ve Ülkemizin faylanma mekanizması gibi parametreler dikkate alınarak seçilmiştir. Seçilen ivme kayıtları, basit ölçeklendirme yöntemi kullanılarak TBDY-2018'de verilen yatay elastik tasarım spektrumuyla uyumlu olacak şekilde ölçeklendirilmiştir. Analizlerde 5 farklı oranda dolgu duvar dikkate alınmıştır. Bu dolgu duvarlar diyagonal (eşdeğer) basınç çubuğu olarak analizlerde dikkate alınmıştır. Binanın sonlu eleman modelinde SAP2000, kesit analizlerinde ise RESPONSE2000 programı kullanılmıştır. Analizler sonucunda, her bir dolgu duvar oranı için binalardan elde edilen mod şekilleri, titreşim periyot değerleri, göreli kat ötelemesi oranları ve bina performans seviyeleri karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.

Keywords

• Betonarme Bina,TBDY-2018,Dolgu Duvar,Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Analiz,Deprem Performansı

Investigating Effects of Infill Walls on Earthquake Performances of Reinforced Concrete Buildings

Abstract

In this study, the effects of infill walls, which are placed in different ratios and configurations, on the seismic behaviors of reinforced concrete buildings are investigated. The performance levels of the buildings which are designed according to Turkish Building Earthquake Code (TBEC-2018) are determined by using nonlinear time history analysis. For the nonlinear analysis, 11 ground motion records are selected by considering several parameters such as near and far fault effects, the magnitude of earthquakes, soil type and faulting mechanism. The selected ground motion records are scaled by using simple scaling method accordance with the horizontal elastic design spectrum which is defined in TBEC-2018. In the analyses, 5 different infill wall ratios and configurations are taken into consideration and the infill walls are modeled as equivalent compression strut. The SAP2000 program and RESPONSE2000 program are used for the finite element models of the structures and cross-section analysis, respectively. As a result of the analysis, mode shapes, natural period values, interstory drift ratios and building performance levels obtained for the different infill walls ratios are presented comparatively.

Keywords

• Reinforced Concrete Building,TBEC-2018,Infill Wall,Nonlinear Time History Analysis,Earthquake Performance

References

1. 1. Akyürek, O. (2014). Betonarme bina performansına dolgu duvarların etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
2. 2. Asteris, P.G., Chrysostomou, C.Z., Giannopoulos, I.P. ve Smyrou, E. (2011) Masonry infilled reinforced concrete frames with opening, III ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering, 25-28 May 2011, Greece.
3. 3. Börekçi, M. (2019) Dolgu duvarlı betonarme binaların hakim periyodunun doğrudan formüller ile elde edilmesi, Haliç Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 2(2), 161-178.
4. 4. Çavdar, Ö. (2013) Probabilistic sensitivity analysis of suspension bridges to near-fault ground motion, Steel and Composite Structures, 15(1), 15-39. doi:10.12989/scs.2013.15.1.15
5. 5. Dolsek, M. ve Fajfar, P. (2008) The effect of masonry infills on the seismic response of a four-storey reinforced concrete frame-a deterministic assessment, Engineering Structures, 30(7), 1991–2001. doi:10.1016/j.engstruct.2008.01.001
6. 6. El-Dakhakhni, W.W., Elgaaly, M. ve Hamid, A.A. (2003) Three strut model for concrete masonry-infilled steel frames, Journal of Structural Engineering, 129(2), 177-185. doi:10.1061/(asce)0733-9445(2003)129:2(177)
7. 7. Fahjan, Y.M. (2008) Türkiye Deprem Yönetmeliği (DBYBHY, 2007) Tasarım ivme spektrumuna uygun gerçek deprem kayıtlarının seçilmesi ve ölçeklenmesi, İMO Teknik Dergi, 19(93), 4423-4444.
8. 8. Hashemi, A. ve Mosalam, K.M. (2006) Shake-table experiment on reinforced concrete structure containing masonry infill wall, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 35(14), 1827-1852. doi:10.1002/eqe.612

9. 9. Hermanns, L., Fraile, A., Alarcόn, E. ve Alvarez, R. (2013) Performance of buildings with masonry infill walls during the 2011 Lorca earthquake, Bulletin of Earthquake Engineering, 12(5), 1977-1997. doi:10.1007/s10518-013-9499-3
10. 10. Kaltakcı, M.Y. ve Köken A. (2003) Tuğla Dolgu Duvarlı Çerçevelerin Tersinir Tekrarlı Yükler Altında Davranışı, TÜBİTAK Projesi.
11. 11. Kaushik, H.B., Rai, D.C. ve Jain, S.K. (2008) A rational approach to analytical modeling of masonry infills in reinforced concrete frame buildings, In The 14th World Conference on Earthquake Engineering, 12-17 October, China.
12. 12. Koçak, A. (2013) The effect of short columns on the performance of existing buildings, Structural Engineering and Mechanics, 46(4), 505-518. doi:10.12989/sem.2013.46.4.505
13. 13. Köse, M.M. ve Karslıoğlu, Ö. (2007) Dolgu Duvarların Bina Doğal Modal Periyot ve Mod Şekline Olan Etkileri, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul, Türkiye.
14. 14. Kose, M.M. (2009) Parameters affecting the fundamental period of RC buildings with infill walls, Engineering Structures, 31(1), 93-102. doi:10.1016/j.engstruct.2008.07.017
15. 15. Krinitzsky, E.L. ve Chang F.K. (1977) Specifying peak motions for design earthquakes, state-of the-art for assessing earthquake hazards in the United States, Report 7, Miscellaneous Paper S-73-1, US Army Corps of Engineers.
16. 16. Li, S., Kose, M.M., Shan, S. ve Sezen, H. (2019) Modeling methods for collapse analysis of reinforced concrete frames with ınfill walls, Journal of Structural Engineering, 145(4), 04019011. doi:10.1061/(asce)st.1943-541x.0002285
17. 17. Liberatore, L., Noto, F., Mollaioli, F. ve Franchin, P. (2018) In-plane response of masonry infill walls: Comprehensive experimentally-based equivalent strut model for deterministic and probabilistic analysis, Engineering Structures, 167, 533-548. doi:10.1016/j.engstruct.2018.04.057
18. 18. Liu, L., Wu, Z. ve Sun, H. (2014) The influence of infill walls on RC frames under seismic excitation, Architectural Engineering, 2(4), 68-72.
19. 19. Madan, A., Reinhorn, A.M., Mander, J.B. ve Valles, R.E. (1997) Modeling of masonry infill panels for structural analysis, Journal of Structural Engineering, 123(10), 1295-1302. doi:10.1061/(asce)0733-9445(1997)123:10(1295)
20. 20. Meral, E. (2014). Dolgu duvarların düşük ve orta yükseklikteki betonarme binaların sismik davranışı üzerine etkilerinin doğrusal elastik olmayan analizle belirlenmesi, Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Denizli.
21. 21. Murty, C.V.R. ve Jain, K.S. (2000) Beneficial influence of masonry infıll walls on seismic performance of rc frame buildings, 12th World Conference on Earthquake Engineering, 30 January- 4 February, New Zealand.
22. 22. Ning, N., Yu, D., Zhang, C. ve Jiang, S. (2017) Pushover analysis on infill effects on the failure pattern of reinforced concrete frames, Applied Sciences, 7(4), 428. doi:10.3390/app704042
23. 23. Ozturkoglu, O., Ucar, T. ve Yesilce, Y. (2017) Effect of masonry infill walls with openings on nonlinear response of reinforced concrete frames, Earthquakes and Structures, 12(3): 333–347. doi:10.12989/eas.2017.12.3.333
24. 24. Özkaya, E. (2018). Binalarda yumuşak kat oluşumunda dolgu duvarların etkisinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Manisa.
25. 25. PEER (2014). Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER) Ground Motion Database. Erişim Adresi: http://ngawest2.berkeley.edu/ (Erişim Tarihi:20.06.2019)
26. 26. Polyakov, S. (1956) Masonry infilled framed buildings, an investigation into the strength and stiffness of masonry infilling, Russia.
27. 27. Qian, K. ve Li, B. (2017) Effects of masonry infill wall on the performance of rc frames to resist progressive collapse, Journal of Structural Engineering, 143(9), 04017118. doi:10.1061/(asce)st.1943-541x.0001860
28. 28. Rathod, P. ve Dyavanal, S.S. (2014) Seismic evaluation of multistorey rc building with openings in unreinforced masonry infill walls with user defıned hinges, In Proceedings of IRF International Conference, 2(10), 115-120.
29. 29. RESPONSE2000 (2000) Sectional Analysis Program, University of Toronto, Version: 1.0.5, Toronto.
30. 30. SAP2000 (2015) Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures, Computers and Structures Inc, Berkeley, California, USA.
31. 31. TBDY, (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara.
32. 32. TS498, (1987). Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
33. 33. TS 500, (2000). Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
34. 34. Uçar, T. ve Öztürkoğlu, O. (2018) Basınç Çubuğu Bünye Bağıntısının Boşluklu Dolgu Duvarlı Betonarme Çerçevelerin Artımsal İtme Analizine Etkisi, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 8(1), 227-241. doi: 10.7212%2Fzkufbd.v8i1.1003
35. 35. Uva, G., Porco, F. ve Fiore, A. (2012) Appraisal of masonry infill walls effect in the seismic response of RC framed buildings: a case study, Engineering Structures, 34, 514-526. doi:10.1016/j.engstruct.2011.08.043
36. 36. Vanmarcke, E.H. (1979) State-of-the-art for assessing earthquake hazards in the United States: representation of earthquake ground motions – scaled accelerograms and equivalent response spectra, Miscellaneous Paper S-73-1, Report 14, US Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi.
37. 37. Wakchaure, M.R. ve Ped, S.P. (2012) Earthquake analysis of high rise building with and without in filled walls, International Journal of Engineering and Innovative Technology, 2,(2), 89-94.
38. 38. Zhou, X., Kou, X., Peng, Q. ve Cui, J. (2018) Influence of infill wall configuration on failure modes of rc frames, Shock and Vibration, 2018, 1-14. doi:10.1155/2018/6582817