Development and experimental validation of a novel nonlinear layered shell element for RC structural walls

Doğrusal olmayan hesap yöntemlerinin taşıyıcı sistemi betonarme perde duvarlar içeren yapıların performansa dayalı tasarım/değerlendirme analizlerinde yaygınlaşan kullanımları betonarme perdelerin doğrusal olmayan davranışlarını hem global hem de yerel seviyede doğru bir şekilde tahmin edebilen, aynı zamanda kesme-eğilme-burulma etkileşimi, düzlem kesitlerin düzlem kalmaması, burulma altında eğrilme, düzlem dışı davranış, doğrusal olmayan kesme davranışı ve kesit içerinde kesme gerilmelerinin göçü gibi önemli karakteristik davranış özelliklerini de yansıtabilen gelişmiş doğrusal olmayan modelleme yöntemlerine olan ihtiyacı ortaya çıkarmıştır. Ayrıca bu özelliklere sahip modelleme yaklaşımlarının üç-boyutlu bina sistemlerinin deprem altındaki dinamik davranış simulasyonlarının etkin bir şekilde yapılabildiği erişilebilir hesaplama platformlarında mevcudiyetine ihtiyaç vardır. Bu amaçla, Sabit Payanda Açılı Katmanlı Kabuk (SPAKK) modeli olarak adlandırılan yeni bir doğrusal olmayan kabuk elemanı OpenSees isimli yazılım ortamında geliştirilmiştir. Bu çalışmada, SPAKK modelinin davranış özellikleri ve çalışma prensipleri sunulmuş olup, U ve H şeklinde kesitlere sahip betonarme perde numunelerinin yarı-statik çok-yönlü yatay yükleme ve burulma altındaki deney sonuçları ile kıyaslanarak, geliştirilen modelin güvenilirliği irdelenmiştir. Ek olarak, U şeklindeki bir perde numunesinin ve on katlı duvar-çerçeve tipi taşıyıcı sisteme sahip gerçek boyutlu bir binanın sarsma masası deneylerinden elde edilen ölçümler ile model analiz sonuçları kıyaslanarak modelin dinamik yükleme altındaki doğrusal olmayan davranışı kestirim kabiliyeti de tetkik edilmiştir. Sunulan detaylı karşılaştırmalarda, SPAKK modelinin bu çalışma kapsamında incelenen perde duvar numunelerinin önemli davranış özelliklerini hem global hem de yerel davranış seviyesinde ve farklı yükleme koşulları altında makul bir şekilde kestirebildiği, ve sarsma masası deneylerinde gözlemlenen dinamik davranışı kabul edilebilir bir hassasiyetle tahmin edebildiği gözlemlenmiştir.