BETONARME ÇERÇEVE İÇERİSİNDEKİ FARKLI DOLGU DAVRANIŞININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Transkript

1 BETONARME ÇERÇEVE İÇERİSİNDEKİ FARKLI DOLGU DUVAR TÜRLERİNİN DÜZLEM İÇİ VE DÜZLEM DIŞI DAVRANIŞININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ İbrahim Serkan Mısır, Özgür Özçelik, Sadık Can Girgin, Serap Kahraman ve Türkay Baran Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Ulusal Yapı Mekaniği Laboratuvarları Toplantısı Mayıs 2013,Karadeniz Teknik Üniversitesi,Trabzon

2 Giriş Dolgu duvarlar, her ne kadar yapısal olmayan elemanlar olarak sınıflandırılsa da, yapı ypsistemleri üzerinde önemli etkilere sahiptir, Planda veya düşey doğrultuda düzensiz şekilde yerleştirilmiş veya depremler sırasında ani şekilde k göçen dolgu duvarların, yapılar üzerinde yumuşak kat oluşumu, ilave burulma gibi olumsuz etkileri olabilmektedir, Bununla birlikte yapı içerisinde dengeli olarak dağıtılmış ve düzlemi dışına devrilmeyen dolgu duvarların, büyük ötelenmeleri engellemesi ve sönüm kabiliyetini arttırması gibi yapılar üzerinde olumlu etkileri de bulunmaktadır. YMLT13 1/22

3 Giriş Son olarak Van depreminde düzlemi dışına çıkan çok sayıda dolgu duvar, can ve mal kayıplarına yol açmış ve bu konudaki bilimsel araştırma gerekliliği ortaya çıkmıştır 2 Ülkemizde yeni tasarlanan binalarda dolgu duvarlar hl halen sadece ısı yalıtım kabiliyetleri açısından kıyaslanır, Dolgu duvar malzemelerinin ve imalat tekniklerinin sismik performans açısından da karşılaştırılabilir olması bir ihtiyaç olarak belirmektedir. 1 METU/EERC (2011). 23 Ekim 2011 Mw 72V 7.2 Van Depremi isismik ik ve Yapısal Hasara ilişkin Saha Gözlemleri, l Rapor No: Karadoğan et al. (2012). IPRED Van Mission (Van Depremleri Sonrası Saha Gözlemleri). YMLT13 2/22

4 Giriş Özellikle, yapıdandüşükötelenmelerin düşük talep edildiği depremdüzeylerinde düzeylerinde, yapı tepkisini büyük oranda belirleyen çerçeveden ziyade dolgu duvarlar olmakta ve kullanılan dolgu duvarın karakteristik özellikleri önemli hale gelmektedir. Dolgu duvarlar ile ilgili araştırmaların büyük kısmında, duvarların ya sadece düzlem içi ya da sadece düzlem dışı doğrultudaki davranışı incelenmiştir. Oysa bu iki davranışın birbiri ile ilişkili olduğu, duvarların düzlem dışı stabilitesinin, duvarın düzlem içi hasarına da bağlı olduğu araştırmalarla gösterilmiştir 3, 4. Bu iki davranışı ardışık testler tl ile inceleyen çok az sayıda çalışma bulunmaktadır. 3 Calvi G.M. (2000). The Behavior of Frames Infilled with Non Reinforced and Murfor Reinforced Clay Brick Masonry Walls. Research Report. University of Pavia. 4 Henderson et al. (2003). Summary of a Large and Small Scale Unreinforced Masonry Infill Test Program. Journal of Structural Engineering ASCE, 129, YMLT13 3/22

5 Araştırmanın Amacı 1. Betonarmeçerçeve içerisindeki farklı dolgu duvartürlerinin belirli düzlem içi tepe ötelenme seviyelerindeki davranışlarının kıyaslanması, 2. Göz önüne alınan dolgu duvarların, düzlem dışı dayanımının, düzlem içi hasarının bir fonksiyonu olarak belirlenmesi, 3. Deney sonuçları kullanılarak kalibre edilecek dolgu duvar sayısal modellerinde düzlem dışı davranışı ş tanımlayan parametrelerin elde edilmesi, 4. Ülkemizde yaygın olarak kullanılan dolgu duvar türlerinin, malzeme ve imalat tekniğinin düzlem içi ve düzlem dışı yükler altındaki performansının değerlendirmesidir. YMLT13 4/22

6 Araştırmanın Kapsamı Araştırma kapsamında, bir adet dolgusuz ve beş farklı dolgu duvar türüne sahip betonarme çerçeve numuneleri test edilecektir. Sandviç, İzotuğla, Gazbeton ve Bims duvarlar test kapsamına alınmıştır, Deneylerde ayrıca, Sandviç Duvar larda, yatay ve düşey doğrultularda ğ l d belirli aralıklarla yerleştirilen ve iki sıra tuğlayı birbirine bağlayan, Z metal lbağlantılarının tl etkinliği de incelenecektir, Testlerin iki grup altında yürütülmesi planlanmıştır, İlk grupta, betonarme çerçeve içerisindeki düzlem içi doğrultuda hasarsız dolgu duvarlara düzlem dışı yükler uygulanacak ve ilgili doğrultudaki başlangıç rijitliği ve dayanım tespit edilecektir. YMLT13 5/22

7 Araştırmanın Kapsamı İkinci aşamada ise, aynı çerçeveler içerisine yeniden örülecek eş özellikteki duvarlara önce düzlem içi doğrultuda %0.1, %0.2, %0.3, %0.4 ötelenme oranlarında üçer tam çevrim deplasman yükü uygulanacak, ardından duvarı düzlemi dışına çıkaracak kadar düzlem dışı yükleme yapılacaktır. Kullanılan beton, donatı,sıva, harç ve duvar birimlerinin malzeme testleri gerçekleştirilecektir. Malzeme testlerinden elde edilecek dayanımlar ve çerçeve testlerinden elde edilecek veriler (tepe yükü tepe deplasmanı, dolgu duvar kayma birim şekil değiştirmesi, gözlenen hasar verisi vb.) kullanılarak dolgu duvarların kalibre edilmiş sonlu elemanlar modelleri elde edilecektir. YMLT13 6/22

8 Test Matrisi Numune No Numune Kodu Dolgu Türü Yalnızca düzlem içi test 1 S1 F1 BaF Dolgusuz 2 S2 F2 S Sandviç 3 S3 F3 SZ Z bağlantılı Sandviç 4 S4 F4 I Izotuğla 5 S5 F5 G Gazbeton 6 S6 F6 B Bims 7 S7 F2 S Sandviç 8 S8 F3 SZ Z bağlantılı ğ Sandviç 9 S9 F4 I Izotuğla 10 S10 F5 G Gazbeton 11 S11 F6 B Bims YMLT13 7/22 Yalnızca düzlem dışı test Ardışık düzlem içi ve düzlem dışı test

9 Betonarme Çerçevelerin Boyutları Testlerde, tablalı kirişe sahip tek katlı tek açıklıklı, yaklaşık tam ölçekli (4/5 geometrik ölçekli) betonarme çerçeveler kullanılacaktır. Donatılar S420, beton C cm kalitesinde, 360 cm 125 cm Kolon ve kiriş kesitleri : cm cm 40 cm 40 cm 10 cm 25 cm 25 x 40 cm 2 Enine doğrultuda kirişler Döşeme kalınlığı 10 cm, 45 cm genişliği 125 cm. Ön görünüş Yan görünüş Numune dış ölçüleri YMLT13 8/22

10 Betonarme Çerçevelerin Donatı Planı 8/ döşeme içine 8/6 kiriş alt ve üst boyuna donatısı 2 Ø14 b kiriş: 40 cm x 25 cm döşeme: 10 cm x 125 cm 10 temiz 3 cm her iki tarafta 3Ø12 8/10 altta ve üstte 2Ø14 a 8/11 8/7 Kolon: 40 cm x 25 cm 8 14 a Kiriş alt ve üst boyuna donatısı 8 Ø18 Simetri ekseni temel kirişi: 60 cm x 45 cm Temel kirişi etriyesi Ø8/8/16 b b-b kesiti a-a kesiti Kolon ve kiriş kesitleri sırasıyla 8Φ14 ve 4Φ14 boyuna donatıya sahiptir YMLT13 9/22

11 Tasarlanan deney ortamının ön görünüşü kolon eksenel yükleme krikoları aktivatör betonarme çerçeve ç numunesi dolgu duvar yükleme çerçevesi ön görünüş ş YMLT13 10/22

12 Deney Ortamının Görünüşleri kiriş yayılı yükü kolon eksenel yükleme krikoları aktivatör hidrolik kriko düzlem dışı yükleme çerçevesi betonarme çerçeve numunesi dolgu duvar yükleme çerçevesi yan görünüş ön görünüş Deney ortamının üç görünüşü üst görünüş YMLT13 11/22 hidrolik kriko düzlem dışı yükleme çerçevesi

13 Yükleme noktaları ve ölçerlerin Yerleşimi δ İ Düzlem içi yükleme, gerinim ölçer ve yerdeğiştirme ölçer yerleşimi L/3 L/3 L/3 H/3 /3 H/3 H/ Düzlem dışı yükleme (O) ve yerdeğiştirme ölçüm noktaları ( ) YMLT13 12/22

14 Güncellenen Yükleme Altyapısı Yükleme altyapısının önceki durumu Yükleme altyapısının güncel durumu

15 Numunelerin Hazırlanması Kolon ve kiriş donatıları üzerine yerleştirilen gerinim ölçerler

16 Numunelerin Hazırlanması ve sonrası betonarme çerçeveler Döküm Öncesi.. YMLT13 15/22

17 Numunelerin Hazırlanması Z bağlantısı içeren Sandviç Duvarlı çerçeve Z bağlantısı ğ içermeyen Sandviç Duvarlı çerçeveç Z bağlantılar, 4mm çapında soğuk çekme galvanize çelik çubuklardan üretilmiştir. Duvar içerisinde yatay doğrultuda 60 cm, düşey doğrultuda 40 cm aralıklarla şaşırtmalı şekilde yerleştirilmiştir 5. 5 The Brick Ind. Association (2003). Tech Notes 44B Wall Ties for Brick Masonry,

18 Numunelerin Hazırlanması Her iki yüzü sıvanmış dolgu duvarlar Dolgu duvarların yerleşimi Sıva kalınlığı 1.5 cm, Portland çimentosu /sönmüş kireç/kum Hacimsel karışım oranı : 1/1/6 YMLT13 17/22

19 Araştırmanın Öne Çıkan Özellikleri 1. Deneysel program ülkemizde yaygın olarak kkullanılan l dolgu duvar türlerini ül ikapsayacak k şekilde planlanıştır. 2. Kullanılan betonarme çerçeve boyutları tam ölçeğe çok yakın seçilmiş, bu sayede benzeşim kuralları açısından dolgu duvar birimleri ile uyumluluk sağlanmıştır, 3. Betonarme çerçeve içerisindeki farklı dolgu duvar türlerinin düzlem içi ve düzlem dışı doğrultularda ardışık yüklemeler altındaki davranışı belirlenecektir. Araştırma sonunda dolgu duvarların sismik performans açısından göreli olarak değerlendirilmesi hedeflenmiştir, 4. Yaygın olarak kullanılan Sandviç Duvar larda, iki duvar kanadını birleştiren Z Metal Bağlantıları nın düzlem dışı stabiliteye etkisi incelenecektir. YMLT13 18/22

20 Kabuller ve Sınırlamalar Deneylerde kullanılacak betonarme çerçevelerin görünüm oranı (yükseklik/genişlik) sabit olduğundan (2 m /3.2 m ) genel bir yargıya varılabilmesi için farklı görünüm oranı için testler yapılmalıdır. Boşlukiçeren dolgu duvarlarayrı ayrı şekilde değerlendirilmelidir. YMLT13 19/22

21 Destekleyen Kuruluşlar Deneysel çalışmalar, Dokuz Eylül Üniversitesi Yapı Mekaniği Laboratuarında yürütülecektir. TUKSAD Turgutlu Tuğla ve Kiremit Sanayicileri Derneği ne nolu KOSGEB projesi kapsamındaki katkılarından dolayı teşekkür ederiz. Ayrıca beton malzemenin teminini sağlayan Dere Grup a teşekkürlerimizi sunarız. YMLT13 20/22

22 Referanslar FEMA 273 (1997). NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings. The Brick Ind. Association (2003). Tech Notes 44B Wall Ties for Brick Masonry, Calvi G.M. (2000). The Behavior of Frames Infilled with Non Reinforced and Murfor Reinforced Clay Brick Masonry Walls. Research Report. University of Pavia. Henderson et al. (2003). Summary of a Large and Small ScaleScale Unreinforced Masonry Infill Test Program. Journal of Structural Engineering ASCE, 129, Ghobarah, A. (2004). On Drift Limits Associated with Different Damage Levels, International Workshop on Performance Based Seismic Design, Department of Civil Engineering, McMaster University, June 28 July 1, METU/EERC (2011). 23 Ekim 2011 Mw 7.2 Van Depremi Sismik ve Yapısal Hasara ilişkin Saha Gözlemleri, Rapor No: Karadoğan et al. (2012). IPRED Van Mission (Van depremi sonrası saha gözlemleri). YMLT13 21/22

23 İLGİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER ÖNERİLER VE KATKILAR İbrahim Serkan Mısır, Özgür Özçelik, Sadık Can Girgin, Serap Kahraman ve Türkay Baran Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Ulusal Yapı Mekaniği Laboratuvarları Toplantısı Mayıs 2013,Karadeniz Teknik Üniversitesi,Trabzon