Geri Dön

Kargir dolgu duvarların düzlemlerine dik deprem etkileri altında davranışı

Behavior of masonry infill walls under out-of-plane earthquake effects

  1. Tez No: 112243
  2. Yazar: M. ARİF GÜREL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FERİDUN ÇILI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2001
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 156

Özet

KARGİR DOLGU DUVARLARIN DÜZLEMLERİNE DİK DEPREM ETKİLERİ ALTINDA DAVRANIŞI ÖZET Tasarımda yapısal elemanlar olarak dikkate alınmamalarına rağmen dolgu duvarların bir deprem sırasında yapıya rijitlik ve dayanım yönünden önemli desteği vardır. Dolayısıyla bu duvarların ister düzlem içi ister düzleme dik deprem etkilerinden dolayı hasar görüp yıkılmaları yapının azımsanamayacak bir rijitlik ve dayanım desteğinin ortadan kalkması olarak yorumlanabilir. Kargir dolgu duvarların ve kargir dolgu duvarlı çerçevelerin düzlem içi deprem dayanımı ve davranışı konusunda yoğun çalışmalar yapılmıştır. Düzleme dik doğrultudaki dayanım ve davranış konusundaki çalışmalar ise daha azdır. Bir deprem sırasında dolgu duvarlar üzerine gelen düzleme dik etkiler bu doğrultudaki atalet kuvvetleri ile katlar arası göreli ötelenme etkisidir. Yatay rij itliği yeterli, dolayısıyla katlar arası göreli ötelenme miktarları yönetmeliklerce belirtilmiş sınırlar içinde kalan yapılardaki dolgu duvarların bir depremde düzlemlerine dik doğrultuda maruz kaldıkları tek etkinin bu doğrultudaki atalet kuvvetleri olduğu düşünülebilir. Ancak yeterli yanal rij itliğe sahip olmayan yapılarda katlar arası göreli ötelenmeler ihmal edilemez ve bu tür yapılardaki kargir dolgu duvarların düzlemlerine dik davranışları ve dayanımları ile ilgili bir çalışmada bu etkinin de gözönüne alınması gerekir. Bu çalışmada, kargir dolgu duvarların kendi ağırlıkları, düzlemlerine dik atalet kuvvetleri, düzlemlerine dik katlar arası göreli ötelenme etkisi ve düşey atalet kuvvetlerinden oluşan birleşik yükleme etkileri altındaki davranışları incelenmiştir. Çalışma altı bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde konu tanıtılmış, konu ile ilgili diğer çalışmalar gözden geçirilmiş ve çalışmanın amacı belirtilmiştir. İkinci bölümde kargir dolgu duvarlar hakkında genel bir bilgi verilmiş ve bu duvarların basınç ve çekme dayanımlarından bahsedilmiştir. Bu bölümde ayrıca ülkemizde yaygın olarak kullanılan kargir dolgu duvar malzemelerinin çeşitli özellikleri anlatılmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde hesap yöntemi açıklanmıştır. Bu amaçla önce çalışmanın tümü için geçerli olan varsayımlar verildikten sonra hesap için kullanılan model tanıtılmıştır. Daha sonra duvarların hesabında gözönüne alınan yükler açıklanmıştır. Duvarların hesap için ideal olarak bölündüğü elemanlar ve bu elemanlar arasındaki kesitler için hesapta gerekli olan bağıntıların çıkarılması bu bölümün önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Çalışmadaki amaçlara ulaşmak için çıkarılan bağıntıların nasıl kullanılacağı ise bu bölümün sonunda açıklanmıştır. Dördüncü bölümde duvarların davranışlarının belirlenmesinde kullanılan yükleme parametrelerinden ve duvarların hesap için gerekli fiziksel, geometrik ve mekanik özellikleri ile ilgili parametrelerden bahsedilmiştir. Bu bölümde ayrıca sayısal hesapların yapılması için yazılan bilgisayar programları tanıtılmıştır.Bu çalışmanın özünü oluşturan beşinci bölümde ise yapılan hesaplar sonucu dolgu duvarların davranışları üzerinde yatay ve düşey atalet kuvvetlerinin, duvar üzerine kirişten gelen düşey yükün, katlar arası göreli ötelenmelerin, duvar esneklik parametresinin ve duvar narinliğinin etkisi incelenmiştir. Bunların dışında dolgu duvarlar alt ve üst kirişler düzeyinde basit mesnetli olan düşey bir plak olarak modellenerek bu durumda düzlemlerine dik atalet kuvveti dayanımları araştırılmıştır. Bölümün sonunda ise hesapta gözönüne alınmamış bazı büyüklüklerin etkileri irdelenmiş ve ayrıca dolgu duvarların düzlemlerine dik kuvvetlere direnişi için“kemerlerime etkisi modeli”kısaca açıklanmıştır. Gözönüne alınan varsayımlar ve sınırlar içinde bu çalışmada elde edilen ve altıncı bölümde verilen sonuçlar aşağıda kısaca özetlenmiştir: (a) Kargir dolgu duvarların düzlemlerine dik deprem etkilerine bu doğrultudaki küçük eğilme rijitlikleri ile dayandıkları bir model kullanılarak elde edilen bu çalışmadaki sonuçlara duvarların davranışları ve dayanımları ile ilgili olarak oldukça güvenli tarafta kalan alt sınırlar gözüyle bakılabilir. (b) Düzleme dik büyük atalet kuvvetleri bu çalışmadaki eğilme esaslı hesap modeline göre kargir dolgu duvarlar için ağır bir yükleme durumu oluşturmaktadır. Dolgu duvarların bu hesap modeline göre düzlemlerine dik atalet kuvveti dayanımları oldukça küçüktür. (c) Düşey atalet kuvvetleri aşağı doğru yönlenmiş olmaları durumunda duvarların davranışları üzerinde olumlu bir etkiye, yukarı doğru yönlenmiş olmaları durumunda ise olumsuz bir etkiye sahiptirler. Ancak davranış üzerinde düşey atalet kuvvetlerinin etkisi yatay atalet kuvvetlerinin etkisine göre çok daha az önemlidir. (d) Duvar üzerine gelen düşey yükün duvar davranışı ve dayanımı üzerinde çok olumlu bir etkisi vardır. Buna karşılık büyük göreli kat ötelenmeleri duvar davranışını çok olumsuz bir şekilde etkilemektedir. (e) Bir kargir dolgu duvar için diğer bütün parametreler sabit iken pil/E esneklik parametresindeki değişim daha çok duvarın yatay ötelenmeleri üzerinde etkili olmaktadır. Bu parametredeki değişimin duvarların düzlemlerine dik atalet kuvveti dayanımları üzerindeki etkisi ise daha azdır. (f) Narinlik değerleri dışında diğer bütün parametreleri aynı olan duvarlar içinde narinlik değerleri büyük olanlar düzlemlerine dik deprem etkilerine karşı çok daha zayıf durumdadırlar. (g) Katlar arası göreli ötelenmelerin yeterince küçük olduğu yapılardaki dolgu duvarlar, düzlemlerine dik atalet kuvvetleri altında alt ve üst kirişler veya döşemeler düzeyinde basit mesnetli olan düşey bir plak olarak modellenebilirler. Bu model duvarlar için esas modele göre düzleme dik çok daha yüksek atalet kuvveti dayanımları vermektedir. (h) Kargir dolgu duvarların, göreli kat ötelenmelerinin küçük olması, çevrelerindeki çerçeve elemanlarının yeterince rijit olması ve bu elemanlarla aralarında iyi bir temas sağlanmış olması koşuluyla, bir deprem sırasında etkiyen düzlemlerine dik atalet kuvvetlerine karşı kemerlenme etkisine dayanan oldukça iyi bir dayanımları vardır. Ancak bu sınır şartlarına sahip olmayan dolgu duvarların düzlemlerine dik atalet kuvveti dayanımlarını kemerlenme etkisi modelleri yerine bu çalışmadaki eğilme esaslı modellerden uygun olan biri ile hesaplamak daha gerçekçi olabilir.

Özet (Çeviri)

BEHAVIOR OF MASONRY INFILL WALLS UNDER OUT-OF-PLANE EARTHQUAKE EFFECTS SUMMARY Although not considered as structural elements in the design, the contribution of infill walls to the structure on rigidity and strength is significant in case of an earthquake. Therefore, damages of these walls -whether from in-plane or out-of- plane earthquake effects- can be deemed as an important decrease in the support for rigidity and strength of the structure. Many studies have been made on the in-plane earthquake strength and behavior of masonry infill walls and masonry infilled frames. However, there are comparatively few studies about out-of-plane strength and behavior of infill walls. In an earthquake, out-of-plane effects acting upon infill walls are inertia forces and inter-story drift effect at the same direction. In the structures having sufficient lateral rigidity, it might be assumed that the only effect undergone by infill walls in case of an earthquake is out-of-plane inertia forces. On the other hand, in the structures with insufficient lateral rigidity, the inter-story drift effect can not be ignored, and hence it must also be taken into account in a study about out-of-plane behavior and strength of masonry infill walls located in such structures. In this study, the behavior of masonry infill walls under the combined loading actions which consist of i) their own weights, ii) out-of-plane inertia forces, iii) out- of-plane inter-story drift and iv) vertical inertia forces, is investigated. This study consists of six chapters. In the first chapter, the subject is introduced, the previous work concerning the subject is reviewed and the objective and scope of the study is stated. In the second chapter, general information concerning the masonry infill walls is given and the compression and tensile strengths of these walls are discussed. Furthermore, various properties of masonry units widely used in our country are explained. In the third chapter of the study, the method of analysis is outlined. For this purpose, having stated the basic assumptions valid for the study, the analysis model is introduced. Then, the loads considered in the analysis are explained. The derivation of required expressions for elements into which walls are ideally divided and for sections which are the boundaries of these elements, constitutes an important portion of this chapter. The usage of the derived expressions to achieve the objectives of this study is explained at the end of the chapter. In the fourth chapter, the loading parameters, and parameters concerning the physical, geometrical and mechanical properties of walls related to the calculations are discussed. Furthermore, the computer programs written to implement the calculations are introduced.In chapter five, which forms the main part of the study, the effects of the i) out-of- plane and vertical inertia forces, ii) vertical load acting on the wall, iii) inter-story drift, iv) flexibility parameter of the wall and v) slenderness of the wall on the behavior of masonry infill walls are investigated by performing the required calculations. In addition, infill walls were modelled as simply supported vertical plate and their out-of-plane inertia force strengths studied by using this model. At the end of the chapter, the effects of some parameters ignored in the analysis are discussed and“arching action model”for resistance of walls to out-of-plane forces is briefly explained. The conclusions drawn from this study within the assumptions and limitations are given in the sixth chapter and summarized below briefly. (a) The conclusions obtained in this study by using a model in which walls resist the loads acting upon them with their small bending rigidity might be assumed as lower bounds for behaviors and strengths of walls. (b) According to the model used in this study, high out-of-plane inertia forces form a heavy loading condition for masonry infill walls. Out-of-plane inertia force strengths for walls obtained from this model are quite small. (c) Vertical inertia forces form a positive effect on the behavior of walls when they act downward, but, on the contrary, form a negative effect when they act upward. However, the effects of vertical inertia forces on the behavior of walls are much less important than those of out-of-plane inertia forces. (d) There is a considerable positive effect of vertical load imposed upon wall on the behavior and strength. But, high inter-story drifts affect behavior very badly. (e) When all of the other parameters for a wall are constant, change in flexibility parameter, pH/E, affects mostly the lateral displacements of wall. Effect of the change in this parameter on out-of-plane inertia force strength of wall is less. (f) Within the walls which have the same parameters except for slenderness, the more slender ones are more vulnerable to out-of-plane earthquake effects. (g) Walls located in the structures in which inter-story drifts are small enough might be modelled as vertical plates simply supported at the level of upper and lower beams under the effect of out-of-plane inertia forces. For walls, this model gives higher out-of-plane inertia force strengths than the main model does. (h) Masonry infill walls have good resistance to out-of-plane inertia forces provided that the structure have high lateral rigidity, surrounding frame members have sufficient rigidity and a good contact have been provided with these members. However, calculation of out-of-plane inertia force strengths of walls which lack these conditions might be more realistic with an appropriate model introduced in this study.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    83264

    Betonarme yapılarda kullanılan başlıca taşıyıcı sistemler ve dolgu duvarların olumlu etkilerini artıran köşegen elemanların betonarme perdelerle karşılaştırmalı olarak incelenmesi

    Main structural systems usedin reinforced concrete buildings and comparative study of bracing elements the positive effects of filling walls with reinforced concrete shear walls

    AYLA PERUZE AMİL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET DURMUŞ

  2. Tez No

    881098

    Investigation of in-plane and out-of-plane seismic behavior of aac infill walls with innovative bed-joint reinforcement configurations

    Yenilikçi derz donatıları ile imal edilen gazbeton bölme duvarların düzlem içi ve düzlem dışı doğrultudaki deprem davranışının incelenmesi

    ÖMER FARUK HALICI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER İLKİ

  3. Tez No

    297143

    Edirnekapı Sarnıcı koruma sorunları

    Conservation problems of Edirnekapi Cistern

    CEYHUN İLSEVER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    MimarlıkYıldız Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NADİDE SEÇKİN

  4. Tez No

    243760

    Bakırköy Fildamı sarnıcı koruma sorunları

    Issues regarding the preservation of Fildami cistern of Bakirköy

    MACİDE SAVAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    MimarlıkYıldız Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NADİDE SEÇKİN

  5. Tez No

    66949

    Köşegen elemanların çerçeve sistem yapı davranışına etkileri

    Effects of diagonal bracing elements on behaviours of reinforced concrete frame structures

    İHSAN LEVENT USTAOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET DURMUŞ

Geri Dön