Geri Dön

Betonarme binaların sismik davranışına çimento esaslı kompozit plakalar ile güçlendirilen dolgu duvarların etkisi

Effect of infill walls reinforced with cement-based composite plates on the seismic behavior of reinforced concrete buildings

PDF İndir

  1. Tez No: 960045
  2. Yazar: CEMİL ÖZKAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BARIŞ SAYIN, PROF. DR. MUSTAFA GENÇOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 154

Özet

Önemli ve hareketli bir deprem bölgesi olan bir coğrafyada yaşadığımız gerçeğini her gün meydana gelen irili ufaklı depremler bize hatırlatmaktadır. Tarihsel olarak bakıldığında büyük ve yıkıcı depremlerin oldukça sık meydana geldiği ve büyük can ve mal kaybına sebebiyet verdiği açıkça görülebilir. Hatta bazı orta ölçekli depremlerin bile ülkemizde yıkıcı etki gösterdiği olmuştur. Bunun en büyük sebebi oldukça yaşlı ve mühendislik hizmeti görmeyen bir yapı stokumuzun olduğudur. Bunun yanında, mevcut yapılardan alınan verilere bakıldığında görülen kalitesiz malzeme kullanımı da orta ölçekli depremlerde bile yıkıcı etkiyi iyice arttırmaktadır. Bu durumun bilincinde olmak ve bu [yıkıcı deprem-mevcut yapı] ilişkisine bir çözüm üretmek bu konularda çalışan araştırmacılar için önemli bir çalışma alanı olmuştur. Bu konular göz önünde bulundurularak bu doktora tezi çalışmasında da mevcut yapıların iyileştirilmesi ve güçlendirilmesi için yeni ve pratik bir güçlendirme yöntemi araştırılmıştır. Bu kapsamda Tekstil Takviyeli Çimento Esaslı Kompozitler (TRCC) ile dolgu duvarlı yapıların güçlendirilmesinin amaç – sonuç ilişkisini ortaya koymak amacıyla hem deneysel hem de analitik olarak çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada dolgu duvarların güçlendirilmesinde kullanılan Tekstil Takviyeli Çimento Esaslı Kompozitler (TRCC), çimento bazlı ince taneli bir matris içerisinde, yüksek dayanımlı sürekli, çift yönlü ve örgülü tekstil ağının yerleştirilmesiyle elde edilen gelişmiş kompozit malzemelerdir. Bu sistemler, geleneksel betonarme yapılarda karşılaşılan korozyon, yüksek ağırlık ve düşük şekil değiştirme kapasitesi gibi sınırlamaları aşmak üzere geliştirilmiştir. TRCC sistemlerinde kullanılan tekstil malzemesi (örneğin AR-Glass, Karbon Elyaf, Pva veya Bazalt Lifleri), iki boyutlu veya üç boyutlu örgülü yapılar halinde matrise yerleştirilebildiği ve bir uyum içinde birleşebildiği için yüksek aderans oluştururlar. Bu durum matrisle tekstil ağının tek bir malzeme gibi çalışmasını sağlamış olur. Örneğin bu doktora tezi kapsamında da kullanılan çok katmanlı tekstil yerleşimi, TRCC sistemlerine üstün çekme ve eğilme performansı kazandırır. Bu kazanım, TRCC sistemlerin güçlendirme elemanı olarak kullanıldığında önemli sonuçlar alınmasına vesile olmaktadır. Bu doktora tezi, TRCC gibi kompozitlerin, duvarlı betonarme yapıların bölme duvarlarının güçlendirilmesinde kullanılarak bölme duvarların da mimari amaçlarının dışında yapıların deprem gibi dinamik yükler karşısındaki direncine katkı sağlayan elemanlar haline getirmeyi amaçlar. Yani bölme veya dolgu duvarlar, ikincil yapı elemanları yerine taşıyıcı elemanlar durumuna getirilerek yük aktarımına katkı sağlayacaktır. Bu amaçla, bu çalışma için 1/3 ölçekli 4 adet tek katlı, tek açıklıklı betonarme çerçeve üretilmiş ve deneysel çalışma programı çerçevesinde denenmiştir. Bu çerçevelerden birisi duvarsız, birisi sadece dolgu duvarlı, diğer ikisi de farklı özellikleri olan TRCC kompozitlerle güçlendirilerek deney çalışmaları için hazır hale getirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar birbiriyle kıyaslanmıştır. Ayrıca betonarme çerçeve numunelerinin deneysel sonuçları TBDY-2018 ve FEMA-306 yönetmelikleri kapsamında analitik olarak da incelenmiş ve analitik sonuçlarla deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu kıyaslama durumuna bakıldığında deneysel sonuçlar ile analitik sonuçların oldukça yakınsak değerler verdiği görülmüştür. Son olarak, deneysel çalışmadaki güçlendirme yöntemleri kullanılarak 14 katlı mevcut bir betonarme bina, TRCC kompozitler ile güçlendirilmiş ve bu güçlendirme yönteminin yapının performans düzeyine etkisi incelenmiştir. Mevcut yapı, güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş durumlarda itme analizi (Pushover) yöntemi kullanılarak analiz edilmiş ve alınan sonuçlar birbiriyle kıyaslanmıştır. Bu çalışmada, yeni bir güçlendirme malzemesi ve yöntemi geliştirilerek sismik aktivitesi oldukça yüksek olan ülkemizde depremlerde göçme riski taşıyan pek çok betonarme binanın mevcut kullanım durumları ve amaçları değiştirilmeden daha hızlı, pratik ve ekonomik bir şekilde güçlendirilmesi amaçlanmıştır. Betonarme çerçeveler içerisindeki dolgu duvarlar üzerine kolaylıkla uygulanabilen bu güçlendirme tekniği ile betonarme binaların mevcut kullanım alanları ve mimarisi değiştirilmeden güçlendirme uygulaması yapılabilecektir. Aynı zamanda bu teknikle yapılacak güçlendirme işlemi sürecinde mevcut yapıların tahliyesine, boşaltılmasına veya yapının içerisinde tahribatlı çalışmalara gerek kalmamaktadır.

Özet (Çeviri)

Living in a region that is both seismically active and highly vulnerable to earthquakes is a reality constantly reminded by the frequent occurrence of small and moderate seismic events. A historical overview reveals that large and destructive earthquakes have occurred frequently in this region, causing significant loss of life and property. In fact, even moderate earthquakes have sometimes resulted in severe damage within our country. The primary reason for this is the existence of an aging and largely unengineered building stock. Furthermore, data obtained from existing buildings shows that the use of poor-quality materials further exacerbates the destructive effects of even moderate seismic events. Being aware of this situation and seeking solutions to the [destructive earthquake–existing building] relationship has become a critical area of research for many structural engineers and academics. In light of these issues, this doctoral study investigates a new and practical strengthening method aimed at improving the performance of existing buildings. In this context, both experimental and analytical studies were conducted to assess the cause–effect relationship of strengthening infilled walls using Textile Reinforced Cementitious Composites (TRCC). TRCCs used for strengthening infill walls in this study are advanced composite materials produced by embedding high-strength, bidirectional, and woven textile meshes into a fine-grained cement-based matrix. These systems have been developed to overcome limitations commonly encountered in traditional reinforced concrete structures, such as corrosion, high weight, and limited deformation capacity. The textile reinforcement used in TRCC systems (e.g., AR-Glass, carbon fiber, PVA, or basalt fibers) can be integrated into the matrix as 2D or 3D woven fabrics, achieving high bonding and compatibility with the matrix. This allows the textile and the cementitious matrix to act together as a unified material. In this doctoral study, multilayer textile placement was used, which significantly improves the tensile and flexural performance of TRCC systems. This performance advantage leads to promising results when TRCCs are used as strengthening elements. The main objective of this study is to utilize TRCCs to strengthen infill walls in reinforced concrete buildings, transforming these walls from non-structural architectural elements into components that contribute to the structural performance under dynamic loads such as earthquakes. In other words, infill or partition walls, typically considered secondary elements, are turned into load-resisting components that enhance the lateral load-bearing capacity of buildings. To achieve this, four 1:3 scale single-story, single-bay reinforced concrete frame specimens were produced and tested as part of the experimental program. Among them, one was a bare frame without infill, one included only an unreinforced masonry infill, and the remaining two were strengthened using TRCC systems with different properties. The results obtained from these tests were compared to evaluate the effectiveness of TRCC-based strengthening. In addition, the experimental results of the reinforced concrete frame specimens were analytically examined within the scope of the TBDY-2018 and FEMA-306 codes, and the analytical results were compared with the experimental ones. It was observed that the experimental and analytical results yielded highly convergent values. Finally, using the strengthening techniques validated in the experimental study, a 14-story existing reinforced concrete building was retrofitted with TRCC composites. The effect of this strengthening approach on the building's seismic performance was evaluated. Pushover analyses were performed for both the retrofitted and unretrofitted conditions, and the results were compared to assess the improvement in structural behavior. This study proposes a novel strengthening material and method aimed at providing a faster, more practical, and cost-effective retrofit solution for many existing reinforced concrete buildings that are at risk of collapse in a highly seismically active country. The proposed strengthening technique, which can be easily applied to infill walls within reinforced concrete frames, allows for retrofitting without altering the building's existing architectural features or usage. Moreover, it eliminates the need for evacuation, demolition, or destructive interventions within the existing structure during the strengthening process.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    451049

    Improvement of the cyclic flexural capacity of RC columns with FRP reinforcement

    Lifli polimer donatılar kullanılarak betonarme kolonların çevrimsel yükler altında eğilme kapasitelerinin artırılması

    ENGİN CÜNEYT SEYHAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER İLKİ

  2. Tez No

    960842

    Testing and modeling of seismically retrofitted RC columns with high axial load and shear demand

    Yüksek eksenel yük ve kesme etkisindeki depreme karşı güçlendirilmiş betonarme (BA) kolonların deneysel incelenmesi ve modellenmesi

    NIMA KIAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK

  3. Tez No

    841741

    Deprem hareketinin düşey bileşeninin betonarme binaların sismik davranışına etkisi

    Effect of the vertical component of earthquake ground motion on reinforced concrete buildings seismic behavior

    FATMA FIRAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İnşaat MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HİLAL MEYDANLI ATALAY

  4. Tez No

    801862

    Effects of surface topography on seismic response of reinforced concrete buildings

    Yüzey topografyasının betonarme binaların sismik davranışına etkisi

    YAVUZ DENİZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZEYNEP DEĞER

  5. Tez No

    533828

    Effect of staircases on the seismic performance of reinforced concrete buildings

    Merdivenlerin betonarme binaların sismik performansına etkisi

    AYBERK KARAASLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    İnşaat MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜR AVŞAR

Geri Dön