Betonarme Taşıyıcı Sistemlerde Boşluksuz ve Boşluklu Perdelerin Deprem Etkileri Altındaki Davranışının Karşılaştırılmalı İncelenmesi

Abstract

Depreme dayanıklı bina tasarımında kat adedi arttıkça, düşey yükler ve deprem etkisindeki taşıyıcı sistemin gerekli yatay yük kapasitesini sağlamak ve yatay ötelemeleri sınırlamak için çerçeveli taşıyıcı sistemlerle beraber betonarme perde elemanların kullanımı zorunlu hale gelmektedir. Perdeler çerçevelerle beraber veya birbirine bağ kirişleriyle birleşen gruplar halinde bulunarak deprem etkilerini karşılarlar. Perdelerin birbirinden ayrık bulunması durumunda davranışları tek bir konsol perdenin davranışına benzer şekilde ortaya çıkar. Perdelerin birbirine yakın olması ve bunların kirişlerle birbirine bağlı olması durumunda konsol davranışına ek olarak çerçeve davranışı ortaya çıkar. Bu iki davranışın ortaya çıkmasında perdelerin rijitlikleri ile bağ kirişlerinin rijitlikleri etkili olur ve kirişlerin perdelere olan bağ derecesi olarak tarif edilir. Bunun yansıması olarak perdelerde deprem etkilerinde çekme ve basınç normal kuvvetleri meydana gelir. Bu durumda perdelerdeki eğilme momenti daha dengeli biçimde meydana gelir. Bu perdeler boşluksuz ve boşluklu perdeler olarak adlandırılmış olup davranışları farklı olduğu için sınırları Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018’de tanımlanmıştır. Bu çalışmada farklı kat adetlerine sahip olan binaların perdeli taşıyıcı sistemlerde deprem etkisi altındaki davranış farklılıkları irdelenmiştir. Perdeler birbirleri ile etkileşecek şekilde bulunan ve bağ kirişleri ile bağlı durumları için ilgili parametrelerinin çerçeve ve konsol davranışına olan etkileri incelenmiştir. TBDY 2018’de bağ derecesi tarif edilmiştir. Buna göre perdelerde karşılıklı etkili olduğu durumlar boşluklu perdeler ve konsol etkisinin belirgin olduğu durumlar boşluksuz perde olarak kabul edilmiştir. Bu ayırım yönetmelikte bağ derecesi katsayısına bağlı olarak kesin biçimde ayrılmıştır. Bu davranışın kesin bir katsayıya bağlı olarak ayrılmasının perde ve kirişlerin diğer parametrelerine olan bağlılığı farklı kat adetlerine sahip binalarda doğrusal ve doğrusal olmayan hesap yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Yönetmelikte verilen sınırlara göre perdelerin rijitlikleri, geometrisi, ara mesafesi ve perdeleri birleştiren bağ kirişlerinin yükseklik, rijitlik ve dayanımları yanında kesme kuvveti ve eğilme momentinin perde yüksekliği boyunca değişimi esas alınarak bağ derecesi katsayısındaki etkileri karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir.

In the design of earthquake-resistant buildings, as the number of floors increases, the use of reinforced concrete shear wall elements along with framed structural systems becomes necessary to ensure the required horizontal load capacity and limit lateral displacements under vertical loads and earthquake effects. These walls, which work together with frames or in groups connected by coupling beams, resist earthquake forces. If the walls are separated, their behavior resembles that of a single cantilever wall. When the walls are close together and connected by beams, both cantilever and frame behaviors emerge. The stiffness of the walls and the coupling beams affect this interaction, defined as the degree of coupling. As a result, tensile and compressive normal forces occur in the walls under seismic effects, leading to a more balanced bending moment distribution in the walls. These walls are classified as solid or perforated, with their behaviors defined differently in the TBDY 2018. This study examines the behavioral differences of buildings with various floor numbers under seismic effects using shear wall systems. The impact of relevant parameters on the frame and cantilever behavior of walls interacting with each other and connected by coupling beams is analyzed. TBDY 2018 describes the degree of coupling. According to this, walls with significant interaction are considered perforated, while those with prominent cantilever action are considered solid. This distinction is clearly defined by a coupling coefficient in the code. The dependency of this behavior on other parameters of walls and beams is examined using linear and nonlinear analysis methods for buildings with different floor numbers. The study compares the effects on the coupling coefficient considering the stiffness, geometry, and spacing of walls, the height, stiffness, and strength of coupling beams, along with the variation of shear force and bending moment along the wall height, based on the limits specified in the code.