Investigation of the Effects of Infill Walls on Behavior in Reinforced Concrete Buildings under the Influence of Earthquake

Year 2023, Volume: 15 Issue: 2, 344 - 360, 14.07.2023

Zehra Şule Garip , Şeyda Dibekoğlu

https://doi.org/10.29137/umagd.1178219

Abstract

Infill walls are included in the calculations as linear load in reinforced concrete buildings, ignoring their contribution to horizontal strength. For this reason, the structural behaviour foreseen at the design stage does not reflect reality. The filling walls can cause destructive effects in our country, where the severe earthquake danger is. In this study, 6 building models with different features were designed to examine the infill wall effects in reinforced concrete buildings. Two different ground-storey heights are considered to reveal the possible soft-storey irregularity that may occur due to the infill wall effects. Within the scope of the study, three different reinforced concrete building models are designed to empty frame, linear loaded frame and linear load + equivalent pressure bar frame. Although the linear load + equivalent pressure bar systems are compared with empty and linear loaded systems, a decrease in period values, peak point displacements and effective relative storey displacement values, an increase in spectral acceleration values and base shear forces, and the formation of soft storey irregularity are determined. Therefore, it has been concluded that modelling the infill walls with equivalent pressure bars in reinforced concrete building models will give more accurate results in terms of building behaviour.

Keywords

Infill Wall, Equivalent Pressure Bar, RC

Deprem Etkisindeki Betonarme Binalarda Dolgu Duvarların Davranışa Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Betonarme binalarda dolgu duvarlar, yatay dayanıma katkıları göz ardı edilerek çizgisel yük olarak hesaplara dahil edilmektedir. Bu nedenle tasarım aşamasında öngörülen yapı davranışı gerçeği yansıtmamakta ve deprem tehlikesinin yüksek olduğu Ülkemizde dolgu duvarlar yıkıcı etkilere neden olabilmektedir. Bu çalışmada betonarme binalarda dolgu duvar etkilerinin incelenmesi için farklı özelliklere sahip 6 adet bina modeli tasarlanmıştır. Dolgu duvar etkileri ile meydana gelebilecek olası yumuşak kat düzensizliğini ortaya koyabilmek için iki faklı zemin kat yüksekliği dikkate alınmıştır. Çalışma kapsamında boş çerçeve, çizgisel yüklü çerçeve ve çizgisel yük + eşdeğer basınç çubuklu çerçeve olmak üzere üç farklı betonarme bina modeli tasarlanmıştır. Betonarme bina modellerinin doğrusal ve zaman tanım alanında doğrusal olamayan analizleri gerçekleştirilmiştir. Çizgisel yük + eşdeğer basınç çubuklu sitemlerin boş ve çizgisel yüklü sistemlerle kıyaslanması durumunda periyot değerlerinde, tepe noktası yerdeğiştirmelerinde ve etkin göreli kat ötelenme değerlerinde azalma, spektral ivme değerlerinde ve taban kesme kuvvetlerinde artma ve yumuşak kat düzensizliği oluşumu belirlenmiştir. Dolayısıyla, betonarme bina modellerinde dolgu duvarların eşdeğer basınç çubuklu olarak modellenmesinin yapı davranışı açısından daha doğru sonuçlar vereceği kanaatine varılmıştır.

Keywords

Dolgu Duvar, Eşdeğer Basınç Çubuğu, Betonarme

References

• AFAD. (2020). T.C. Başbakanlık Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması [Çevrimiçi]. Erişim: https://tdth.afad.gov.tr/.
• Akyürek, O., Tekeli, H., & Demir, F. (2018). Plandaki dolgu duvar yerleşiminin bina performansı üzerindeki etkisi. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 10(1), 42-55.
• 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), 465-484. DOI: 10.17482/uumfd.477760.
• Çavdar, Ö., Gülfem, K. Ö. S. E., & Sunca, F. (2020). Betonarme binaların deprem performanslarına dolgu duvarların etkisinin incelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 25(1), 465-484.
• Çelebi, O., & Beyen, K. (2018). Betonarme binaların depreme karşı davranışında dolgu duvarların ve sönümleyici sistemlerin etkisi. Afet ve Risk Dergisi, 1(1), 9-25.
• DBYBHY2007. (2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik. T. C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi, http/www.deprern.gov.tr.
• Dibekoğlu. Ş. (2022). Deprem etkisindeki betonarme binalarda dolgu duvarların davranışa etkilerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Karabük Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Karabük.
• Doğan, O. & Bakırcı Ş. E. (2011). Hareketli yük ve dolgu duvar dağılımının burulma düzensizliğine etkisi. International Journal of Engineering Research and Development, 3(2), 2-5.
• Dolšek, M., & 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.
• Ersoy, U., Uzsoy, Ş., & Aktan, E. (1971). Dolgulu çerçevelerin davranış ve mukavemeti. Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu, Proje No: MAG-205, Ankara.
• Ertürkmen, D., & Çağatay, İ. H. (2016). Dolgu Duvarlı Yapılarda Yumuşak Kat ve Zayıf Kat Düzensizliklerinin İncelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 31(2), 269-278.
• ETABS 19. (2019). Integrarated Software For Structural Analysis And Design, Computers And Structures Inc., California.
• FEMA356. (2000). Prestandard and Commentary for Seismic Rehabilitation of Buildings, Federal Emergency Management Agency, Washington, USA.
• Kaplan, S. A. (2008). Dolgu duvarların betonarme taşıyıcı sistem performansına etkisi. Türkiye Mühendislik Haberleri, 6(452), 49-62.
• Köse, M. M., & Karslıoğlu, Ö. (2007). Dolgu duvarların bina doğal modal periyot ve mod Şekline olan etkileri. Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 261-270.
• Morfidis, K., & Kostinakis, K. (2017). The role of masonry infills on the damage response of R/C buildings subjected to seismic sequences. Engineering Structures, 131, 459-476.
• Negro, P., & Verzeletti, G. (1996). Effect of infills on the global behaviour of R/C frames: energy considerations from pseudodynamic tests. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 25(8), 753-773.
• Öztürkoğlu, O. (2016). Kısmi Boşluklu Dolgu Duvarlı Betonarme Çerçevelerin Doğrusal Olmayan Davranışının İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir.
• Öztürkoğlu, O., Taner, U., & Yeşilce, Y. (2015). Betonarme yapılarda dolgu duvar-çerçeve etkileşiminin incelenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 17(51), 109-121.
• Panagiotakos, T. B., & Fardis, M. N. (1996, June). Seismic response of infilled RC frames structures. In 11th World Conference on Earthquake Engineering (Vol. 23, p. 28).
• PEER, Ground Motion Database NGA-West2, Pacific Earthquake Engineering Research Center, https://ngawest2.berkeley.edu/site , son erişim: Ekim 2021
• SeismoMatch. (2021). Earthquake Software for Response Spectrum Matching. Earthquake Engineering Software, Seismosoft, Lombardiya, İtalya, 2021.
• Sivri, M., Demir, F., & Kuyucular, A. (2006). Dolgu duvarlarının çerçeve yapının deprem davranışına ve göçme mekanizmasına etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(1), 109-115.
• TBDY2019. (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara.
• XTRACT. (2004). Cross-sectional analysis of structural components. Imbsen and Associates Inc., Sacramento.