Effects of the Assumption about Rigid Floor Diaphragm on the Shear Along the Shear Walls

Abstract

The purpose of this study is to establish the effects of rigid floor assumption on shear forces that occurs on shear walls of building type structural systems. Before the advent of computers only limited number of equations could be solved manually. Thus, simplification methods have been developed to reduce the total processes. In the structural analysis of buildings, rigid floor assumption is one of these methods. At the mass center of each rigid floor, there is a master node having three degrees of freedom to represent the two in-plane translations and one out of plane rotation. In this study, the linear elastic design analysis is carried out modeling floors as rigid diaphragm and flexible diaphragm. Results of the analysis are presented comparatively. According to these results, as a consequence of rigid floor assumption, it can be an issue to get designed such buildings those construction costs are higher but structural safety is lower in comparison with flexible floor model.

Keywords

• Floor flexibility, Rigid floor, Shear walls

Rijit Döşeme Varsayımının Perde Duvarlarda Oluşan Kesme Kuvvetlerine Etkisi

Öz

Bu çalışmanın amacı; rijit döşeme varsayımının bina türü yapı sistemlerindeki perde duvarlarda oluşan kesme kuvvetleri üzerine etkilerini araştırmaktır. Bilgisayarların gelişmesine kadar kullanılan el hesaplarında sadece sınırlı sayıda denklemle analiz yapılabilmekteydi. Bu sebeple işlem hacmini küçültmek için bazı basitleştirme yöntemleri geliştirilmiştir. Bina türü yapıların analizinde döşemelerin düzlemlerinde sonsuz rijit modellenmesi bu varsayımlardan biridir. Buna göre her kat döşemesi ağırlık merkezinde, kendi düzleminde iki öteleme ve düzlemine dik bir açısal yer değiştirme olmak üzere toplam üç serbestlik derecesi ile tanımlanmaktadır. Bu çalışmada döşemeler rijit diyafram ve elastik diyafram olarak modellenmiş ve doğrusal elastik analiz yapılmıştır. Analiz sonuçları karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Bu sonuçlara göre rijit döşeme varsayımı sonucu, esnek döşeme modeline oranla inşaat maliyeti daha yüksek ancak yapısal güvenliği daha düşük yapıların tasarlanması söz konusu olabilmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Döşeme rijitliği, Rijit döşeme, Perde duvar

Kaynakça

1. Çıtıpıtıoğlu E, Boz CT. “Çok Katlı Betonarme Yapıların Yatay Türkiye İnşaat Mühendisliği IX. Teknik Kongresi, Ankara, Türkiye, 16-20 Kasım 1987. Modellenmesi”.
2. Macleod IA. Shear Wall-Frame Interaction: A Design Aid. Engineering Portland Cement Association, 1970. 3rd ed. California, USA,
3. Wilson EL, Dovey HH. “Three Dimensional Analysis of Building Systems-TABS”. University of California, College of Engineering, Earthquake Engineering Research Center, California, Berkeley, USA, 1972.
4. Ju SH, Lin MC. “Comparison of Building Analyses Assuming Rigid or Flexible Floors”. Journal of Structural Engineering, 125(1), 25-31, 1999.
5. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı. “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara, Türkiye, 2007.
6. Muto K. A Seismic Design Analysis of Buildings. Tokyo, Japan, Maruzen Co. Ltd., 1974.
7. Karadoğan HF. “Earthquake Analysis of 3D Structures with Flexible Floors”. 7th World Conference on Earthquake Engineering, İstanbul, Turkey, 8-12 Septemper 1980.
8. Nakashima M, Huang T, Lu LW. “Effect of Diaphragm Flexibility on Seismic Response of Building Structures”. 8th World San Francisco, California, USA, 21-28 July 1984. Earthquake Engineering,

9. Saffarini HS, Qudaimat MM. “In-Plane Floor Deformations in RC Structures”. Journal of Structural Engineering, 118(11), 3089-102, 1992.
10. Çelik T, Öztorun NK. “Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik ile İlgili Tartışma”. Türkiye İnşaat Mühendisliği XV. Teknik Kongresi, Ankara, Türkiye, 24-26 Kasım 1999.
11. Barron JM, Hueste MBD. “Diaphragm Effects in Rectangular ACI Structural Journal, 101(5), 615-624, 2004. Concrete Buildings”.
12. Bulgu NN. Tünel Kalıpla İnşa Edilen Binaların Deprem Yükleri Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2007. Davranışının İncelenmesi.
13. Sucu Ö. Tünel Kalıplarla İnşa Edilen Tamamen Perdeli Betonarme Yapıların Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi, Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Samsun, Türkiye, 2006.
14. Oztorun NK, Citipitioglu E, Akkas N. “Three Dimensional Finite Element Analysis of Shear Wall Buildings”. Computers and Structures, 68(1-3), 41–55, 1998.
15. Öztorun NK. “Perde Duvarlı Yüksek Yapıların Bilgisayarla Analizi Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 12(2), 167-181, 1997. Boyutlu Bir Yöntem”.
16. Öztorun NK. “A Rectangular Finite Element Formulation”. Finite 42(12), 1031-1052, 2006. Analysis and Design,