Geri Dön

Investigation of seismic behavior of infill wall surrounded by reinforced concrete frame

Betonarme çerçeveli dolgu duvarların sismik davranışının araştırılması

PDF İndir

  1. Tez No: 414163
  2. Yazar: ONUR ONAT
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ KOÇAK, PROF. DR. PAULO B. LOURENÇO
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 237

Özet

Yüzde doksanı deprem tehlikesi altında olan ülkemizde son 20 yıl içinde olan depremlere bakıldığında bunlar; 1993 Erzincan, 1995 Afyon Dinar, 1996 Adana Ceyhan, 1999 Gölcük, 1999 Düzce, 2003 Bingöl ve son üç yıl içerisinde ise 8 Mart 2010 Elazığ Kovancılar, 2011 Van Tabanlı köyü ve akabinde 2011 Van'ın Edremit ilçesi olan 5.6 büyüklüğündeki son deprem meydana gelmiştir. Deprem tehlikesini çok yoğun yaşayan ülkemizdeki bu depremlerden elde edilen tecrübeler göstermiştir ki can ve mal kaypları ciddi oranlarda olmaktadır. Bunları azaltmak için ülkemizde taşıyıcı sistem elemanlarına sürekli önem verilip hata ve kusurların sadece bu elemanlarda olduğu düşünülmektedir. Oysaki can ve mal kayıpları hasarlı olup kısmi göçmüş ama toptan göçme olmamış bir binada da olabilmektedir ve bunların sebepleri de taşıyıcı olmayan ama yapının rijitliğine ciddi katkısı olan duvar elemanlardır. İki kısımdan oluşan bu tezde, deprem etkisindeki betonarme çerçeveli dolgu duvarların sismik davranışı incelenmişir. Düzlem içi ve düzlem dışı davranışların oluşumuna sebep olan sismik etki eş zamanlı olarak sarsma tablasında simule edilmiş olup, dolgu duvardaki çatlak ilerlemeleri ve göçme metodları hem sayısal hem de deneysel olarak incelenmiştir. Bu tez kapsamında öncelikli olarak Cauchy-Froude benzetim kanununa göre 1:1.5 oranında ölçeklendirilmiş iki katmanlı betonarme çerçeveli dolgu duvarlı bir yapının, bir sonlu elemanlar programında simülasyonu yapılarak daha önce yapılan sarsma tablası deneyinden elde edilmiş verilere göre; model kalibrasyonu yapılmıştır. Model kalibrasyonun yapılmasındaki amaç, deneysel olarak elde edilmiş olan malzeme parametrelerinin doğruluğunu saptamak ve yapılacak olan performans analizlerinden doğru sonuçlar elde etmek. Model kalibrasyondan sonra itme analizi ile sayısal çalışmaya devam edilmiş, akabinde ise lineer olmayan zaman tanım alanında yapılan çözüm yapılmıştır. Hem itme analizinin hem de lineer olmayan zaman tanım alanındaki çözümünden elde edilen katlar arası göreli ötelenme ASCE SEI 41/06 yönetmeliğine göre deneysel verilerle birlikte kıyaslanmıştır. Duvar kalınlığının sistemin performansına olan katkısını göstermek için deneysel sonuçları olan çift katmanlı duvara ait sayısal çalışma, herhangi bir deneysel verisi olmayan ama deneye tabi tutulmuş olan model ile aynı boyutlarda olacak şekilde betonarme elemanlara sahip fakat 13 cm kalınlığındaki güçlendirmesiz tek tabakalı duvarı olan hayali bir model ile performans eğrileri ve göreli kat deplasmanları açısından kıyaslanmıştır. Birinci kısıma konu olan çalışmalar, DIANA sonlu elemanlar programıyla modellenmiştir. İkinci kısım çalışmalar ise tek katlı, tek açıklıklı 1:1 ölçeğinde gerçek yapıdan izole edilmiş 6.4x3.25m boyutlarına sahip prototip yapı, güçlendirmesiz ve derz donatı ile güçlendirilmiş tuğla duvarların sarsma tablasında suni eş zamanlı çift yönlü deprem kuvvetlerine maruz bırakılarak düzlem içi ve düzlem dışı davranışları aynı anda incelenmiştir. Teste tabi tutulan bu yapı 8 katlı ve üç açıklıklı bir yapının 7. Katını temsil eden prototipi olarak düşünüşmüştür. 1:1 ölçek oranı, bu tür gerçek yapıdan izole edilmiş prototip yapıların deneysel çalışması için kullanılan yaygın ölçek türüdür. Prototip numunelerin kolon ve kirişleri üzerindeki diğer katların ağırlığını temsil etmesi için öngermeli donatılar yerleştirilmiştir. Prototip numune, eş zamanlı çift yönlü suni deprem kuvvetine sarsma tablası üzerinde maruz bırakılmıştır. Numunelere uygulanan deprem kuvvetleri düzlem içinde dar bantlı düşük frekanslı, düzlem dışı ise dar bantlı yüksek frekanslıdır. İlk numune olan güçlendirmesiz duvar ile yapılan deneysel çalışma esnasında, tamamlanmamış mesnet şartlarından dolayı numune, düzlem içi yeteri kadar hasar almamıştır. Beklenen kuvvet-deplasman değerleri yakalanamamıştır. Sistem beklenen hasarı göstermediği için literatürden farklı bir göçmeye sebep vermiştir. Tamamlanmamış sınır şartı problemi; sistemin düzlem içinde hasar almasını sağlayan gergi elemanın bağlantılarının deney esnasında yeterli rijitliği sağlayamaması. Daha sonra bu deney tekrar edilmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Alınan sonuçlar ile düzlem içi hasar ve göçme haritası belirlenmiştir. Düzlem dışı ise göçme mekanizması adım adım simüle edilmiştir. Derz donatılı ikinci numune ile yapılan ve beklenen sonuçların alındığı diğer deneyle düzlem içi ve düzlem dışı kuvvet-deplasman, kıyaslaması yapılmıştır. Ayrıca ikinci numunenin de düzlem içi ve düzlem dışı hasar göçme haritaları belirlenerek, düzlem dışı davranışları simüle edilmiştir. Son olarak düzlem dışı, iki numunenin de taşıyabileceği limit yükler literatürdeki formüllere göre hesaplanmış ve deneysel sonuçlardan elde edilen limit yüklerle yakınsaklıkları kıyaslanmıştır.

Özet (Çeviri)

90 % of Turkey territory is under earthquake threat. Many earthquake struck the country in the last 20 years. Large earthquakes can be listed like 1993 Erzincan, 1995 Afyon Dinar, 1996 Adana Ceyhan, 1999 Gölcük, 1999 Düzce, 2003 Bingöl and last three years 8 Mart 2010 Elazığ Kovancılar, 2011 Van Tabanlı and then 2011 Van Edremit. It was experienced with these earthquakes that life loss and economic loss of Turkey is extremely high. It was also understood that defects and problems of failure are focused on main bearing elements namely reinforced concrete elements. Finally, life and economic loss can also occur even without completely failed structures, only with partially failed structures. A possible reason for these losses is the collapse of masonry infill wall. The main, and one of the most important, reason of economic and life loss during earthquakes is related to infill walls behavior, both in-plane and out-of-plane. In a sismic activity, the expected behaviour of structure is to follow nonlinear post-peak behaviour under earthquake load until the end of seismic activity, without total collapse to prevent life loss. This study is focused on the behavior of infilled structures along combined in-plane and out-of-plane directions. For this purpose, masonry solutions in Turkey and rest of Europe are investigated. In particular, the out-of-plane beahvior of unreinforced infill wall was studied with and without bed joint reinforcement. The purpose of this thesis is to investigate seismic behaviour of infill wall surrounded by reinforced concrete frame. The seismic effect that causes both in-plane and out-of-plane behaviour of infill wall was performed on the shake table. This in-plane and out-of-plane force was applied bidirectional at simultaneously. Numeric and experimental studies were performed in terms of crack propagation and failure modes of infill wall. This dissertation is divided into two main parts. In Part A, one reinforced concrete frame with two leaf cavity brick wall (TLCW) simulated with a finite element software. TLCW model was scaled 1:1.5 according to Cauchy Froude similitude law. After modelling of this structure; firstly model updating was performed on material properties according to dynamic identification test. The purpose of model updating is to verify material properties that obtained experimentally before performance analysis of the structure. Then, pushover analysis was performed on the mentioned structure. After that nonlinear time history analysis was performed. After both of the nonlinear analysis, interstorey drift curves were plotted. These plottted interstory curves were evaluated with experimental curves according to ASCE SEI 41/06. In addition to TLCW model, an imaginary reinforced concrete sturcture with unreinforced brick wall (URM) model was used in pushover and nonlinear time history analysis to see the effect of infill wall thickness on performance curve. The size of complete URM structure is the same as TLCW model except infill wall thickness. In this URM model single layer 13 cm thickness infill wall was used. DIANA software was used in numeric part of this thesis. Second part of the thesis composed of three one bay one storey reinforced concrete frame with unreinforced infill wall and reinforced infill wall. The scale of the specimens were 1:1 due to real dimensions of isolated prototype and the size of the specimens were 6.4x3.25m. 1:1 scale is a common scale for isolated particular prototype test specimen. These specimens were exposed to simultaneous bidirectional earthquake load on shake table. During the test in-plane and out-of-plane behaviour of infill walls were considered and evaluated together. The tested specimens were prototype simulation of 7th floor of 8 storey building. Roof and 8th storey loads were considered as prestressed reinforcement in columns and beams. These prototype specimens were exposed to bidirectional earthquake load on shake table. The properties of the seismic load is narrow band low frequency along in-plane direction and narrow band high frequency along out-of-plane direction. During the first test there was an incomplete boundary condition problem due to a 2 mm gap on the strut. For this reason the specimen has not damaged enough along in-plane direction as expected. The specimen had a different failure mode due to this boundary condition problem. After experience of this test, test 1 repated with new strut mechanism. Successful results were obtained from repeated test. Then, in-plane failure mode and damage map were determined. After that test 2 was performed with reinforced concrete frame with bed joint reinforcement. Bed joint reinforcement is a reinforcing technique to prevent life and economic loss during the earthquake. After test 2, succesfull results were obtained as expected. Force – drift curves were plotted, in-plane and out-of-plane damage maps were drawn and out-of-plane simulation curves were plotted for test 2. Limit bearing loads were calculated for both experimental models according to formulas in literature and regulations. These calculated limit loads were compared with experimental results.

Benzer Tezler

  1. 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

  2. Tez No

    452717

    Betonarme yapıların deprem davranışında dolgu duvar etkisinin incelenmesi

    Investigation of the effects of masonry infill walls on the seismic behavior of reinforced concrete structures

    NAMIK ESER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Deprem MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF AYVAZ

  3. Tez No

    381895

    Mevcut betonarme okul binalarında güçlendirme perdelerinin etkinliğinin doğrusal olmayan dinamik analiz ile irdelenmesi

    Investigation of the rc infill wall effectiveness in the rehabilitation of existing rc school buildings employing nonlinear dynamic analyses

    ORKUN GÖRGÜLÜ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL

  4. Tez No

    438805

    Kısmi boşluklu dolgu duvarlı betonarme çerçevelerin doğrusal olmayan davranışının incelenmesi

    Investigation of nonlinear behavior of reinforced concrete frames with partially infilled walls

    ONUR ÖZTÜRKOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YUSUF YEŞİLCE

    YRD. DOÇ. TANER UÇAR

  5. Tez No

    179808

    Türkiye'deki prefabrike betonarme sanayi yapılarının performans değerlendirmesinde dolgu duvar etkisinin incelenmesi

    Investigation of infill wall effects on performance based evaluation of prefabricated industrial structures in Turkey

    ALİ EMRE KARAHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    İnşaat MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. KASIM ARMAĞAN KORKMAZ

Geri Dön