DÜŞÜK VE ORTA YÜKSEKLİKTEKİ BETONARME BİNALARDA DOLGU DUVAR ETKİLERİNİN DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN ZAMAN TANIM ALANINDA ANALİZLE BELİRLENMESİ

Transkript

1 Sekizinci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 11 Mayıs-15 Mayıs, 2015, İstanbul Eighth National Conference on Earthquake Engineering, 11May-15 May 2015, Istanbul, Turkey DÜŞÜK VE ORTA YÜKSEKLİKTEKİ BETONARME BİNALARDA DOLGU DUVAR ETKİLERİNİN DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN ZAMAN TANIM ALANINDA ANALİZLE BELİRLENMESİ DETERMINATION OF MASONARY INFILL WALL EFFECTS ON LOW AND MID-RISE REINFORCED CONCRETE BUILDINGS USING NONLINEAR TIME HISTORY ANALYSIS Mehmet İNEL 1 ve Emrah MERAL 2 ÖZET Ülkemiz yapı stokunun büyük bir bölümünü oluşturan düşük ve orta yükseklikteki betonarme binalarda dolgu duvarlar proje tasarım aşamasında taşıyıcı eleman olarak dikkate alınmamaktadır. Fakat geçmiş deprem raporlarında ve bilimsel çalışmalarda dolgu duvarların bina taşıyıcı sistemine olan katkılarından bahsedilmektedir. Bu sebeple deprem gibi yatay yükler altında dolgu duvarın yapı davranışı üzerinde etkilerinin araştırılması gerekmektedir. Çalışmanın amacı mevcut betonarme yapılarda dolgu duvar etkilerinin 3-B doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analiz ile belirlenmesidir. Duvar katkısının belirlenmesi için yönetmelikte belirtilen özellikteki taşıyıcı duvarların dikkate alınmadığı ve alındığı referans binalar kıyaslanmıştır. Bu amaçla düşük ve orta yükseklikteki mevcut binaları temsil eden 2, 4 ve 7 katlı binalar 1975 ve 1998 Afet Yönetmeliklerine göre 1. derece deprem bölgesinde Z3 zemin sınıfı üzerinde olduğu varsayılarak tasarlanmıştır. Çalışmada 12 adet dolgu duvar dayanımının dikkate alındığı ve alınmadığı 3-B bina modeli, x ve y gibi iki asal doğrultuda doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analize tabi tutulmuştur. Analizlerde gerçek depremlerden elde edilen kayıtlar arasından seçilen USGS zemin sınıflandırmasına göre B zemin grubu üzerinde olan 9 adet ivme kaydı kullanılmıştır. Modellemede taşıyıcı sistem elemanlarının doğrusal elastik olmayan davranışları göz önüne alınmış ve analizler SAP2000 programı ile gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda duvar etkisinin dikkate alınmadığı ve alındığı bina modellerinde oluşan taban kesme kuvveti, tepe noktası ötelenme ve maksimum göreli kat ötelenme oranı gibi parametreler karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlarla taşıyıcı özelliğe sahip dolgu duvarların dayanıma ve deplasman taleplerine olan katkıları değerlendirilmiştir. Dolgu duvarların modellenip modellenmemesi özellikle düşük katlı binalarda önem arz etmektedir. Çalışmada elde edilen verilere göre dolgu duvarların 2 ve 4 katlı binalarda modellenmesinin gerekli olduğu, 7 katlı binalarda dolgu duvar etkisinin sonuçlar üzerindeki etkilerinin sınırlı düzeyde olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Dolgu duvarlar, Doğrusal elastik olmayan analiz, Mevcut betonarme binalar, Zaman tanım alanında analiz. ABSTRACT The low and mid-rise reinforced concrete buildings are a major part of existing building stock. The infill walls of these buildings are not considered as structural elements in the design. However, the contribution of infill walls as a part structural system is mentioned in scientific studies and reports of past earthquakes. Therefore, it is necessary to investigate the effects of the infill walls on behavior of existing buildings subjected to seismic loads. The aim of this study is to determine the contribution of the infill walls using 3-D nonlinear time history analysis. Reference buildings with and without wall contribution as load carrying elements according to Turkish Earthquake Code are compared to determine the wall contribution. For this reason, 2, 4 and 7 story buildings representing low and mid-rise RC buildings are designed according to 1975 and 1998 Turkish Earthquake Code assuming that buildings are in high seismic region of Turkey and on Z3 soil type. In the current study total of 24 building models with and without walls as load carrying elements are taken into account. Each model has analyzed in longitudinal and transverse directions using nonlinear time history analysis. Nonlinear behavior of structural elements taken into account in modeling and analysis were performed using SAP2000. Base shear normalized by seismic weight, roof drift ratio and maximum interstory drift ratio of reference buildings with and without wall contribution are compared for evaluation. Modeling of infill walls is particularly important in lowrise buildings. The outcomes of this study indicate that modeling of infill walls for 2 and 4 story buildings is necessary while the effects of infill wall on the demands of 7-story buildings are limited.. Keywords: Existing reinforced concrete buildings, Infill walls, Nonlinear analysis, Time history analysis. 1 Prof. Dr., Pamukkale Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Denizli, minel@pau.edu.tr 2 Araş. Gör. Dr., Pamukkale Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Denizli, emeral@pau.edu.tr 711

2 GİRİŞ Ülkemizde son yıllarda meydana gelen depremlerde mevcut yapılarda oluşan hasarlar nedeniyle çok sayıda can ve mal kaybı yaşanmıştır. Oluşan bu hasarlar detaylı olarak incelendiğinde mevcut yapı stoku kapasitesinin beklenen ve istenen düzeyde olmadığı kanaatine varılmıştır. Bu araştırmalar sonucunda mevcut yapıların durumunu sistematik olarak göz önüne alınmasını sağlayan deprem performanslarının değerlendirilmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır. Yapısal olmayan elemanlar olarak kabul edildikleri için, tasarım esnasında dolgu duvarların bina davranışına katkısı dikkate alınmamaktadır. Dolgu duvarlar rijitlikleri ve ağırlıklarından dolayı yapı davranışını ciddi oranda etkileyebilmelerine rağmen hesap modellerinin karmaşık olması, proje tasarımı aşamasındaki hesap yöntemleri ile entegre edilememesi ve güvenli tarafta kalmak amacı gibi sebeplerden dolayı dolgu duvarların yapı rijitliğine katkıları ihmal edilmektedir (Sayın ve Kaplan, 2005). Dolgu duvarların bina davranışına etkisinin anlaşılması adına araştırmacılar tarafından çeşitli çalışmalar yapılmıştır (Korkmaz ve diğ. 2007, Beklen ve Çağatay 2009, İrtem ve diğ. 2010, Kaltakçı ve Arslan 2005 ve Öztürk 2005). Çalışmanın amacı düşük ve orta yükseklikteki betonarme binalarda dolgu duvarların sismik davranışı üzerindeki etkilerinin zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan analiz ile belirlenmesidir. Bu amaç doğrultusunda düşük ve orta yükseklikteki mevcut betonarme binalar 2, 4 ve 7 katlı binalar ile temsil edilmiştir. Mevcut binaların tasarımlarında kullanılmış olan iki farklı deprem yönetmeliği ve mevcut binalardaki beton dayanımlarını temsil etmesi amacı ile her yönetmelik için iki farklı beton basınç dayanımı değerleri göz önüne alınarak bina modelleri hazırlanmıştır. Bu kapsamda 12 adet duvar davranışının taşıyıcı sistem elemanı olarak dikkate alınmadığı ve 12 adet de duvarların taşıyıcı sistem elemanı olarak dikkate alındığı toplam 24 adet bina modellenmiştir. Bu binalar geçmiş depremlerde kaydedilen ivme kayıtları arasından seçilen 9 adet ivme kaydı seti kullanılarak her iki asal doğrultuda analiz edilmiştir. Zaman tanım alanında analizlerle elde edilen duvar etkisinin dikkate alındığı ve alınmadığı sismik talepler karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. YAPILARIN MODEL ÖZELLİKLERİNİN TANIMLANMASI Düşük ve orta yükseklikteki 500 adet konut binası üzerinde envanter çalışması yapılarak elde edilen parametreler kullanılarak 1-2 katlı binaları temsilen 2 katlı, 3-5 katlı binaları temsilen 4 katlı ve 6, 7 ve 8 katlı binaları temsilen 7 katlı bina modelleri oluşturulmuştur (İnel ve diğ., 2009). Binaların kalıp planları Şekil 1 de gösterilmiştir. Bu binaların 1. derece deprem bölgesi ve zemin sınıfı Z3 üzerinde olduğu varsayılarak 1975 ve 1998 Deprem hükümleri dikkate alınarak modellenmiştir (ABYYHY-1975, 1975; ABYYHY-1998, 1998). Tasarımlarda 16 MPa (1975 ) ve 25 MPa (1998 ) beton basınç dayanımları kullanılmasına rağmen, mevcut binalardaki düşük beton dayanımının yapının deprem davranışına etkisini görmek amacıyla ABYYHY-1975 için 10 ve 16 MPa (BS10 ve BS16), ABYYHY-1998 için 16 ve 25 MPa (BS16 ve BS25) beton basınç dayanımları göz önüne alınmıştır. Boyuna ve enine donatıların karakteristik akma dayanımları ABYYHY-1975 ve ABYYHY-1998 için sırasıyla 220 ve 420 MPa alınmıştır. Referans binaların tasarımında kullanılan özellikler Tablo 1 de özetlenmiştir. Doğrusal elastik olmayan davranış eleman uçlarında tanımlanan plastik mafsallar yoluyla yansıtılmıştır. Plastik mafsalların kuvvet-şekildeğiştirme ilişkilerinin tanımlanabilmesi için Şekil 2 de verilen B, C, D, E noktalarının değerleri belirlenmiştir. Performans kriterleri için MN, GV, ve GÇ noktaları da gösterilmiştir. Bu noktaların her biri elemanın tipi, malzeme özellikleri, boyuna ve enine donatının durumu ve eksenel yük seviyesine dayanarak oluşturulmuştur. 2-, 4- ve 7- katlı bina modellerinin her biri için sırasıyla yaklaşık 500, 800 ve 1800 adet plastik mafsal türetilmiştir. Plastik mafsal boyu DBYBHY-2007 de önerildiği gibi kesit yüksekliğinin yarısı alınmıştır. Analizlerde SAP2000 programı kullanılmıştır (CSI, SAP2000, 2010). Plastik mafsal özelliklerinin hesaplanması ve SAP2000 programına aktarılması işlemi SEMAp yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir (SEMAp, 2008). Plastik mafsal özellikleri, sınır değerler 2007 Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik 7. Bölümde verilen değerler ile belirlenmiştir (DBYBHY-2007, 2007). Bu çalışmanın amacının duvar etkisini kıyaslamak olduğu için sınır değerler ile ilgili ayrıntılar verilmemiş ve bu çalışmada hasar sınırları direk olarak değerlendirilmemiştir. 712

3 2 katlı bina 4 katlı bina 7 katlı bina Şekil 1. Modellenen binaların kat kalıp planları (duvar deseninde taralı alanlar taşıyıcı dolgu duvarları ifade etmektedir) 713

4 Tablo 1. Referans Binaların Tasarımında Kullanılan Özellikler Özellik Türü Özellik Değerler Kat Sayısı 2 katlı 4 katlı 7 katlı Geometrik Özellikler X-Boyut 13 m 15 m 19.5 m Y-Boyut 10 m 10 m 13 m Kat Yüksekliği 2.8 m 2.8 m 2.8 m Malzeme Özellikleri Beton Basınç Dayanımı 10 MPa, 16 MPa ve 25 MPa BS Çelik Sınıfı S220 (BÇI)- S420 (BÇIII) Yük Tanımları Hareketli Yük (Normal Kat) t/m t/m t/m 2 Hareketli Yük (Çatı Kat) t/m t/m t/m 2 Ölü Yük (Normal Kat) t/m t/m t/m 2 Ölü Yük (Çatı Kat) t/m t/m t/m 2 Duvar Yükü t/m t/m t/m 2 Hareketli Yük Azaltma 0.3 Zemin Özellikleri Yerel Zemin Sınıfı Z3 Deprem Bölgesi 1. Derece 0.4g Şekil 2. Plastik Mafsalın Tipik Kuvvet-Şekildeğiştirme İlişkisi Çalışmanın önemli unsurlarından olan duvarların etkisi eşdeğer çapraz basınç çubukları kullanılarak yansıtılmıştır. Basınç çubuklarının özellikleri ulusal ve uluslararası dokümanlar DBYYHY-2007 (2007) ve FEMA-356 (2000) dikkate alınarak belirlenmiştir. Modellerde betonarme çerçeve içinde düzenlenmiş ve köşegen uzunluğunun kalınlığına oranı 30 dan küçük olan dolgu duvarlar ve duvar yüzey alanına oranı %10'u geçmeyen boşlukların bulunduğu duvarlar dikkate alınmıştır. Duvar malzemesi boşluklu harman tuğlası olarak öngörülmüş ve duvar elastisite modülü 1000 MPa, basınç dayanımı 1.0 MPa, kesme dayanımı 0.15 MPa olarak kabul edilmiştir (DBYBHY- 2007, 2007). Duvarların doğrusal olmayan davranışları FEMA-356 Bölüm 7 kullanılarak modellenmiştir. Buna göre dolgu duvarların deformasyon kapasitesi duvarın yükseklik/genişlik oranına (narinlik) ve dolgu ile çevresindeki çerçeve elemanların dayanımlarının oranına bağlıdır. Dolgu elemanın narinlik oranı arttığı ve çevresindeki elemanların dayanımının duvar dayanımından yüksek olduğu oranda dolgu deformasyon kapasitesi artmakta; aksi durumda azalmaktadır (FEMA-356, 2000). Tablo 2 çalışma kapsamında kullanılan ve referans olarak isimlendirilen duvarsız ve duvarlı bina modellerine ait periyot, sismik ağırlık ve yatay dayanım aralılarını göstermektedir. Tabloda görülen model adları bu noktadan sonra duvarların taşıyıcı özelliklerinin dikkate alınmadığı ve alındığı durumları yansıtması için Ref. ve Ref.D şeklinde kullanılmıştır. 714

5 Tablo 2.Kullanılan Binalara Ait Özelliklerin Değişim Aralıkları Model Kat Sayısı Periyot (s) Sismik Ağırlık (kn) Yatay Dayanım/ Sismik Ağırlık REF REF.D ZAMAN TANIM ALANINDA ANALİZ VE KULLANILAN İVME KAYITLARININ ÖZELLİKLERİ Çalışmada dolgu duvar dayanımının dikkate alındığı ve alınmadığı 12 şer adet 3-B bina modelinin, her iki asal yönde gerçek deprem kayıtları kullanılarak doğrusal elastik olmayan zaman tanım alanında analizleri yapılmıştır (Meral, 2014). Analizlerde USGS zemin sınıflandırmasına göre B zemin grubu üzerinde olan 9 adet ivme kaydı kullanılmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan deprem ivme kayıtlarının özellikleri Tablo 3 te gösterilmiştir. Şekil 3 te B grubuna ait deprem ivme kayıtlarının %5 sönüm için elastik ivme spektrumları ve bunların ortalamaları verilmiştir. DBYBHY-2007 ye ait spektruma oldukça yakın çıkan spektrum eğrileri olduğu gibi, oldukça üstünde kalan spektral eğriler de mevcut olduğundan ortalama spektral eğri DBYBHY-2007 ye oldukça yakındır. İvme kayıtlarının spektrumlarına bakıldığında düşük periyotlarda ani yükselmeler oluşmaktadır. Deprem ivme kayıtları PEER (PEER, web sitesinden alınmıştır. Tablo 3. Çalışmada Kullanılan Deprem İvme Kayıtlarının Özellikleri No Deprem Adı Tarih İstasyon Bileşen PGA(g) PGV(cm/s) Vs30(m/s) 1 Chi-Chi TCU45 W Gazli Karakyr Kobe Nishi-Akashi Landers Joshua Tree Loma Pri H.S. Pine Loma Pri H.S. Pine Loma Pri Saratoga WVC Northridge Pacoima KC Northridge Sepulveda VA Spektral İvme (g) Chichi-Tcu045W Kobe-Nis000 Lomap-Hsp000 Lomap-Wvc270 Northr-Spv360 ORTALAMA Gazli-Gaz000 Landers-Jos090 Lomap-Hsp090 Northr-Pkc360 DBYBHY Periyot (s) Şekil 3. B Grubuna Ait Deprem İvme Kayıtlarının %5 Sönüm İçin Elastik İvme Spektrumları 715

6 DOLGU DUVARIN YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞINA ETKİLERİ Dolgu duvarların taşıyıcı sisteme katkısının dikkate alınmadığı ve alındığı toplam 432 adet 3-B doğrusal olmayan dinamik analiz sonucu elde edilen taban kesme kuvveti, tepe noktası ötelenme ve maksimum göreli kat ötelenme oranı gibi parametreler karşılaştırılmıştır. Doğrusal olmayan analizlerden elde edilen sonuçlara göre, modellerin taban kesme kuvveti, modellerin yatay dayanımı kadardır. Bulunan taban kesme kuvveti, binaların yatay dayanım kapasitesinin bir göstergesi ve kapasite ile sınırlıdır. Ancak dinamik analizler ile yakalanabilen önemli pekleşme etkisi nedeniyle statik itme analizinde elde edilen kapasiteleri aşan değerler gözlenebilmektedir (Aviram vd., 2010). Karşılaştırmaların daha kolay ve anlaşılır olması için çalışma kapsamında yapılan analizlerde elde edilen taban kesme kuvvetleri binanın sismik ağırlığına bölünerek taban kesme kuvveti oranı, tepe noktası deplasmanları bina yüksekliğine bölünerek tepe noktası ötelenme oranı ve göreli kat deplasmanları da kat yüksekliği ile normalize edilerek göreli kat ötelenme oranı elde edilmiştir. Çalışma kapsamında düşünülen bina grupları her iki asal yön için 9 adet deprem ivme kaydıyla yapılan analizlerden elde edilen parametrelere ait minimum, maksimum ve ortalama değerler duvarlı ve duvarsız binalar açısından irdelenmiştir. Yönetmelik farkının anlaşılması adına ilgili parametrelerin 1975 BS10, BS16 ortalama değerleri sırasıyla 1998 BS16, BS25 ortalama değerlerine oranlanarak verilmiştir. Taban Kesme Dayanımı Üzerindeki Etkileri Her bina grubunda en küçük, en büyük ve ortalama taban kesme kuvveti oranları Tablo 4 te özetlenmiştir. Minimum değerler içerisinde elastik bölgede kalıp bina yatay dayanımının altında olan değerler ile maksimum değerler arasında literatürde de bahsedilen dinamik analizler ile yakalanabilen önemli pekleşmelerin olduğu yüksek değerler mevcuttur. Taban kesme kuvveti oranları katlı binalarda 0.31 ile 0.69, 4 katlı binalarda 0.18 ile 0.32, 7 katlı binalarda 0.13 ile 0.19 arasında değişmekte iken katlı binalarda 0.29 ile 0.92, 4 katlı binalarda 0.31 ile 0.48, 7 katlı binalarda 0.21 ile 0.36 arasında değişmektedir katlı binaların taban kesme kuvveti oranı değerleri 4 ve 7 katlı binaların sırasıyla 1.9 ve 2.9 katıyken 1998 nde 1.5 ve 2.0 katı kadardır. Elde edilen taban kesme kuvveti oranı değerlerinin kat sayısıyla ters orantılı olarak değiştiği görülmektedir. Yönetmeliklerin minimum tasarım şartlarından dolayı yönetmelikler arasındaki fark 7 katlı binalara göre 2 katlı binalarda daha fazla hissedilmektedir. Duvar katkısının bina yatay dayanımı üzerindeki etkileri incelendiğinde yönetmelik şartları iyileştikçe ve kat sayısı arttıkça duvarların dayanım üzerindeki etkilerinin azaldığı gözlenmektedir. En önemli duvar katkısı 2 katlı binalarda hissedilmektedir ne göre tasarlanan 2, 4 ve 7 katlı binalarda duvarların yatay dayanım üzerindeki katkısı sırasıyla yaklaşık %30, %25 ve %10 seviyelerinde iken, 1998 ne göre tasarlanan 2 ve 4 katlı binalarda bu oran %10 ve 7 katlı binalarda ise %7 seviyelerindedir. 716

7 Tablo 4. Binalara ait Taban Kesme Kuvveti Oranı Değerleri 2 Katlı 4 Katlı 7 Katlı Ref. Ref.D Ref. Ref.D Ref. Ref.D BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS Minimum Maksimum Ortalama BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 Minimum Maksimum Ortalama Oran (1975/1998 ) Tepe Noktası Ötelenmesi Üzerindeki Etkileri Her bina grubunda en küçük, en büyük ve ortalama tepe noktası ötelenme değerleri bina yüksekliğine bölünerek tepe noktası ötelenme oranı olarak Tablo 5 te özetlenmiştir. Tabloda görüldüğü üzere minimum ve maksimum tepe noktası ötelenme değerleri arasındaki fark en fazla 2 katlı binalarda olup 4 katlı binalarda farklar kısmen azalmaktadır. Tepe noktası ötelenme oranlarının ortalama değerlerine bakıldığında en büyük talepler 1975 ne göre tasarlanan 4 katlı binalarda gözlenmektedir. Yönetmelik farklarına bakıldığında 1998 binalarında talepler azalmaktadır. Ancak bu azalma 7 katlı binalarda oldukça sınırlıdır. Tepe noktası ötelenme oranları MPa beton dayanımına sahip 2, 4 ve 7 katlı duvarsız binalarda sırasıyla ortalama olarak %0.50, %0.70 ve %0.61 seviyelerinde iken 1998 nde %0.34, %0.48 ve %0.48 olarak belirlenmiştir. Taşıyıcı duvarların modellerde dikkate alınması ile binalardaki deplasman taleplerinde azalmalar gözlenmiştir. Tepe noktası ötelenme oranları , 4 ve 7 katlı duvarlı binalarda duvarsız binalara göre taleplerde sırasıyla %32, %13 ve %11 azalma olurken 1998 nde %24, %14 ve %5 azalma olmuştur. Yatay dayanımda gözlendiği gibi duvarların deplasman talepleri üzerindeki katkısı 2 katlı binalarda daha belirgindir binalarındaki taleplerin 1998 binalarındaki taleplere oranları incelendiğinde 1998 binalarında tepe noktası deplasman taleplerinde azalmalar olduğu bu azalmaların 2 katlı binalarda daha belirgin, olup duvarların eklenmesi ve kat sayısının artması ile taleplerdeki azalmalar da sınırlı olmaktadır. Göreli Kat Ötelenme Değerleri Üzerindeki Etkileri Her bina grubunda en küçük, en büyük ve ortalama göreli kat ötelenme değerleri kat yüksekliğine bölünerek göreli kat ötelenme oranı olarak Tablo 6 da özetlenmiştir. Tabloda görüldüğü üzere minimum ve maksimum göreli kat ötelenme oranı değerleri arasındaki fark en fazla 2 katlı binalarda olup 4 ve 7 katlı binalarda farklar kısmen azalmaktadır. Göreli kat ötelenme oranlarının ortalama değerlerine bakıldığında en büyük talepler 1975 ne göre tasarlanan 4 katlı binalarda gözlenmektedir. Yönetmelik farklarına bakıldığında 1998 binalarında talepler azalmaktadır. Ancak bu azalma tepe noktası ötelenme oranında olduğu gibi 7 katlı binalarda oldukça sınırlıdır. 717

8 Tablo 5. Binalara ait Tepe Noktası Ötelenme Oranı Değerleri (%) 2 Katlı 4 Katlı 7 Katlı Ref. Ref.D Ref. Ref.D Ref. Ref.D BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS Minimum Maksimum Ortalama BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 Minimum Maksimum Ortalama Oran (1975/1998 ) Göreli kat ötelenme oranları MPa beton dayanımına sahip 2, 4 ve 7 katlı duvarsız binalarda sırasıyla ortalama olarak %0.70, %1.04 ve %0.95 seviyelerinde iken 1998 nde %0.38, %0.74 ve %0.82 olarak belirlenmiştir. Göreli kat ötelenme oranları , 4 ve 7 katlı duvarlı binalarda duvarsız binalara göre sırasıyla %30, %3 ve %10 azalma olurken 1998 nde %22, %13 ve %4 seviyelerinde azalma olmuştur. Göreli kattaki azalmalar tepe noktası deplasman talebindeki azalmalara benzer olup, en fazla azalma 2 katlı binalarda gözlenmiştir. Tablo 6. Binalara ait Göreli Kat Ötelenme Oranı Değerleri (%) 2 Katlı 4 Katlı 7 Katlı Ref. Ref.D Ref. Ref.D Ref. Ref.D BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS16 BS10 BS Minimum Maksimum Ortalama BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS25 BS16 BS Minimum Maksimum Ortalama Oran (1975/1998 ) Genel Gözlemler Çalışmada incelenen binalarda taşıyıcı özelliği olan duvarların modellemede göz önüne alınmasının bina yatay dayanımı, tepe noktası ve göreli kat deplasman talepleri üzerindeki etkilerinin genel eğilimini görmek için duvar etkisi dikkate alınan ve alınmayan modellerde elde edilen değerler oranlanmıştır. Her iki yön için ayrı ayrı verilen değerler Şekil 4 te gösterilmiştir. Duvar katkısının dikkate alınması ile yatay dayanım oranı değerlerinin arttığı, tepe noktası ve göreli kat deplasman taleplerinin azaldığı açıktır. Dayanım artışı ve deplasman taleplerinde azalmalar kat sayısı ve yönetmeliklere bağlı olarak değişmektedir. En büyük dayanım artışı ve deplasman 718

9 talebindeki artışlar 2 katlı binalarda gözlenirken bu değişimler 4 ve 7 katlı binalarda daha sınırlıdır. Yönetmelikler açısından değerlendirildiğinde 1975 binalarında duvar etkisi daha fazla hissedilmektedir. Kat sayısının artması ile duvar etkinliğinin azalması binalarda kullanılan duvar alanlarının kat sayısından bağımsız mimari bir parametre olmasından kaynaklanmaktadır. Benzer miktarlarda kullanılan duvarların dayanım içerisindeki payları kat sayısının artması ile azalmaktadır. Çalışma kapsamında kullanılan bina modellerinden elde edilen verilerin değerlendirilmesi sonucunda taşıyıcı özelliği olan duvar elemanların bina modellerinde dikkate alınması düşük katlı binalarda gereklidir. Kat sayısı arttıkça duvarların bina dayanımı içerisindeki payının oldukça düşmesi nedeniyle 7 katlı binalarda duvarların dikkate alınmamasının sonuçlar üzerindeki etkileri oldukça sınırlı olduğu gözlenmiştir. Çalışma sonucunda bina dayanımı ve bina periyodunda sebep olduğu değişim nedeniyle 2 ve 4 katlı binalarda taşıyıcı özelliği olan duvarların modellemede dikkate alınması önerilmektedir. 1.6 Taban Kesme Kuvveti Oranı 1.2 Tepe Noktası Ötelenme Oranı Ref.D/Ref K2 K4 K7 Ref.D/Ref K2 K4 K Göreli Kat Ötelenme Oranı Ref.D/Ref K2 K4 K7 Şekil 4. Duvar Katkısının Parametreler Üzerindeki Etkileri 719

10 ÖZET VE SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ Düşük ve orta yükseklikteki betonarme binalarda dolgu duvarların sismik davranışı üzerindeki etkilerinin zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan analiz ile belirlenmesi amacı ile yapılan çalışmada mevcut betonarme binalar 2, 4 ve 7 katlı binalar ile temsil edilmiştir. Mevcut binaların tasarımlarında kullanılmış olan iki farklı deprem yönetmeliği ve mevcut binalardaki beton dayanımlarını temsil etmesi amacı ile her yönetmelik için iki farklı beton basınç dayanımı değerleri göz önüne alınarak bina modelleri hazırlanmıştır. Bu kapsamda 12 adet duvar davranışının taşıyıcı sistem elemanı olarak dikkate alınmadığı ve 12 adet de duvarların taşıyıcı sistem elemanı olarak dikkate alındığı toplam 24 adet bina modellenmiştir. Bu binalar geçmiş depremlerde kaydedilen ivme kayıtları arasından seçilen 9 adet ivme kaydı seti kullanılarak her iki asal doğrultuda analiz edilmiştir. Duvar etkisinin dikkate alındığı ve alınmadığı 432 adet zaman tanım alanında analiz sonucu bulunan sismik talepler karşılaştırılarak yapılan değerlendirme elde edilen bulgular aşağıda özetlenmiştir. Çalışma kapsamında kullanılan beton basınç dayanımının taban kesme kuvveti, tepe noktası ötelenme ve göreli kat ötelenme oranı talepleri üzerindeki etkisi sınırlıdır. Beton basınç dayanımı farkının, elde edilen talepler üzerinde aşırı miktarda farka sebep olmadığı anlaşılmıştır. Ancak süneklik kapasitesi üzerindeki etkileri ile taleplerde oluşan küçük farklar birleştiğinde bir miktar fark oluşabilir. Duvar katkısının bina yatay dayanımı üzerindeki etkileri incelendiğinde yönetmelik şartları iyileştikçe ve kat sayısı arttıkça duvarların dayanım üzerindeki etkilerinin azaldığı gözlenmektedir. En önemli duvar katkısı 2 katlı binalarda hissedilmektedir ne göre tasarlanan 2, 4 ve 7 katlı binalarda duvarların yatay dayanım üzerindeki katkısı sırasıyla yaklaşık %30, %22 ve %10 sevilerinde iken, 1998 ne göre tasarlanan 2 ve 4 katlı binalarda bu oran %10 ve 7 katlı binalarda ise %7 seviyelerindedir. Taşıyıcı duvarların modellerde dikkate alınması ile binalardaki deplasman taleplerinde azalmalar gözlenmiştir. Tepe noktası ötelenme oranları incelendiğinde, , 4 ve 7 katlı duvarlı binalarda duvarsız binalara göre taleplerde sırasıyla %32, %13 ve %11 azalma olurken 1998 nde %24, %14 ve %5 azalma olmuştur. Yatay dayanımda gözlendiği gibi duvarların deplasman talepleri üzerindeki katkısı 2 katlı binalarda daha belirgindir binalarındaki taleplerin 1998 binalarındaki taleplere oranları incelendiğinde 1998 binalarında tepe noktası deplasman taleplerinde azalmalar olduğu bu azalmaların 2 katlı binalarda daha belirgin, olup duvarların eklenmesi ve kat sayısının artması ile taleplerdeki azalmalar da sınırlı olmaktadır. Göreli kat ötelenme oranları , 4 ve 7 katlı duvarlı binalarda duvarsız binalara göre sırasıyla %30, %3 ve %10 azalma olurken 1998 nde %22, %13 ve %4 seviyelerinde azalma olmuştur. Göreli kattaki azalmalar tepe noktası deplasman talebindeki azalmalara benzer olup, en fazla azalma 2 katlı binalarda gözlenmiştir. Çalışma kapsamında kullanılan bina modellerinden elde edilen verilerin değerlendirilmesi sonucunda taşıyıcı özelliği olan duvar elemanların bina modellerinde dikkate alınması düşük katlı binalarda gereklidir. Kat sayısı arttıkça duvarların bina dayanımı içerisindeki payının oldukça düşmesi nedeniyle 7 katlı binalarda duvarların dikkate alınmamasının sonuçlar üzerindeki etkilerinin oldukça sınırlı olduğu gözlenmiştir. Çalışma sonucunda bina dayanımı ve bina periyodunda sebep olduğu değişim nedeniyle 2 ve 4 katlı binalarda taşıyıcı özelliği olan duvarların modellemede dikkate alınması önerilmektedir. 720

11 Teşekkür Bu çalışma 2014FBE006 nolu Pamukkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projesi tarafından desteklenmiştir. KAYNAKLAR ABYYHY-1975 (1975) Afet Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara. ABYYHY-1998 (1998) Afet Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara. Aviram A, Stojadinovic B and Kiureghian AD (2010). Performance and Reliability of Exposed Column Base Plate Connections for Steel Moment-Resisting Frames, PEER Rep, 107. Beklen C ve Çağatay İH (2009) Çerçevelerde Dolgu Duvar Modellerinin İncelenmesi, Çukurova Üniversitesi Müh. Mimarlık Fak. Dergisi, 24. DBYBHY-2007 (2007) Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara. FEMA-356 (2000) Prestandard and Commentary for Seismic Rehabilitation of Buildings, Report No. FEMA- 356, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. İnel M, Özmen HB, Şenel ŞM ve Kayhan AH (2009) Mevcut Betonarme Binaların Yapısal Özelliklerinin Belirlenmesi, Uluslararası Sakarya Sempozyumu, Sakarya. İrtem E, Türker K ve Hasgül U (2010) Dolgu Duvarlarının Betonarme Bina Davranışına Etkisi, İTÜDERGİSİ/d, 4(4). Kaltakçı MY ve Arslan MH (2005) Taşıyıcı Olmayan Tuğla Dolgu Duvarların Yapı Davranış Katsayısına Olan Etkisinin İncelenmesi, Deprem Sempozyumu Kocaeli, Korkmaz KA, Demir F and Sivri M (2007) Earthquake Assessment of R/C Structures With Masonry Infill Walls, International Journal of Science & Technology, 2(2), Meral E (2014) Dolgu Duvarların Düşük ve Orta Yükseklikteki Betonarme Binaların Sismik Davranışı Üzerine Etkilerinin Doğrusal Elastik Olmayan Analizle Belirlenmesi, Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Denizli. Öztürk MS (2005) Effects Of Masonry Infill Walls On The Seismic Performance Of Buildings, MSc Thesis, METU Institute of Science, Ankara. PEER, SAP2000, CSI. Integrated finite element analysis and design of structures basic analysis reference manual; Berkeley (CA, USA); Computers and Structures Inc. Sayın B ve Kaplan SA (2005) Deprem Etkisi Altındaki Betonarme Yapılarda Dolgu Duvarların Modellenme Teknikleri, Deprem Sempozyumu, Kocaeli. SEMAp (2008) Sargı etkisi modelleme analiz programı; TÜBİTAK proje no: 105M024, Pamukkale Üniversitesi, Denizli. USGS (1999) Implications for Earthquake Risk Reduction in the United States from the Kocaeli, Turkey, Earthquake of August 17, 1999, Virginia. 721