Betonarme çerçeve bir binanın deprem performansına dolgu duvarlarının etkisi

Abstract

2007 yılında yürürlüğe giren "Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik"te (DBYBHY-2007) "Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi"ni içeren 7. Bölümde betonarme binaların deprem performanslarının belirlenmesinde doğrusal elastik ve doğrusal elastik olmayan yöntemler tanımlanmıştır. Bu yöntemlere göre uygulamada mevcut binaların deprem performansları belirlenmekte ve ayrıca birçok bilimsel çalışma yapılarak yöntemler irdelenmektedir. Bu çalışmada DBYBHY-2007'deki eşdeğer deprem yükü yönteminin 1. ve 2. derece deprem bölgelerinde uygulama sınırı olan 25m yükseklik koşulunu sağlayan betonarme çerçeve bir bina belirlenerek deprem performansına dolgu duvarının etkisi irdelenmiştir. Bunun için öncelikle DBYBHY-2007 ve TS-500 ve yürürlülükteki standartlara göre binanın en ekonomik olacak şekilde boyutlandırılması yapılmıştır. Böylece, DBYBHY-2007'deki performans ve TS-500'deki tasarım kriterleri de irdelenmeye çalışılmıştır. İncelenen örnek betonarme bina sekiz katlı, her iki doğrultuda üç açıklıklı ve en alt katın işyeri amaçlı kullanımı için üst katlara göre daha yüksek olarak belirlenmiştir. Binanın dolgu duvarı taşıma kapasitesinin her katta dikkate alındığı ve alınmadığı durum ile ayrıca, sadece zemin katta dikkate alınmadığı üç farklı durum için bina performansları elde edilmiştir. Böylece dolgu duvarının betonarme bina performansına etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Dolgu duvarı eşdeğer çift diyagonal çubukla idealleştirilerek modellenmiştir. Ayrıca betonarme elemanlar için yayılı plastisite teorisi ve sargı etkisi dikkate alınmıştır. Binanın her üç durum için malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olamayan statik itme analizi yapılarak kapasite eğrileri elde edilmiş ve DBYBHY-2007 Bölüm-7'deki Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi ile FEMA-440 raporundaki Yerdeğiştirme Katsayıları Yöntemi ile bina performansları belirlenmiş ve sonuçlar her üç durum için karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda dolgu duvarların bina performans düzeyini önemli ölçüde etkilediği ve özellikle yerdeğiştirme talebini büyük oranda azalttığı gözlenmiştir.

Turkish Earthquake Code 2007 (TEC-2007) defines linear elastic and linear inelastic methods to determine the earthquake performance of reinforced concrete (rc) buildings in Section 7 which is entitled as "Evaluation and Strengthening of Existing Buildings". In practice, earthquake performance of existing buildings is determined according to these methods. These methods are also examined in many scientific studies. In this study, the effect of the infill walls on the earthquake performance of the rc frame buildings is investigated. The rc frame buildings are 25m high which is the limit height for application of equivalent earthquake load analysis in 1. and 2. earthquake zones. With this purpose, the most economical design is made for the sample building according to TEC 2007, TS 500 and other existing standards. Thus, the performance criteria of TEC-2007 and the design criteria of TS-500 are examined. Sample building has eight floors and three bays on both directions. The height of the ground floor is greater than upper floors because of the office purposes. The effect of the infill walls on the earthquake performance of the building is examined by the models with and without infill walls. Besides, earthquake performance of the model which has infill walls on upper floors but no infill walls on the ground floor is also investigated. Infill walls are modeled by the equivalent double diagonal frame element. Furthermore, distributed plasticity and the effect of the confinement on the behavior of rc sections are taken into consideration for the rc frame elements. For each of the three models, nonlinear (in terms of material and geometry) static pushover analyses are performed and the capacity curves are obtained. Building performance is identified by using the Incremental Equivalent Seismic Load Method in TEC-2007 and Displacement Coefficients Method in FEMA-440. It has been observed that the infill walls significantly affect the performance level of the building and especially increase the demand of displacemet.