Betonarme çerçeveli dolgu duvarların sismik davranışının araştırılması

Yüzde doksanı deprem tehlikesi altında olan ülkemizde son 20 yıl içinde olan depremlere bakıldığında bunlar; 1993 Erzincan, 1995 Afyon Dinar, 1996 Adana Ceyhan, 1999 Gölcük, 1999 Düzce, 2003 Bingöl ve son üç yıl içerisinde ise 8 Mart 2010 Elazığ Kovancılar, 2011 Van Tabanlı köyü ve akabinde 2011 Van'ın Edremit ilçesi olan 5.6 büyüklüğündeki son deprem meydana gelmiştir. Deprem tehlikesini çok yoğun yaşayan ülkemizdeki bu depremlerden elde edilen tecrübeler göstermiştir ki can ve mal kaypları ciddi oranlarda olmaktadır. Bunları azaltmak için ülkemizde taşıyıcı sistem elemanlarına sürekli önem verilip hata ve kusurların sadece bu elemanlarda olduğu düşünülmektedir. Oysaki can ve mal kayıpları hasarlı olup kısmi göçmüş ama toptan göçme olmamış bir binada da olabilmektedir ve bunların sebepleri de taşıyıcı olmayan ama yapının rijitliğine ciddi katkısı olan duvar elemanlardır. İki kısımdan oluşan bu tezde, deprem etkisindeki betonarme çerçeveli dolgu duvarların sismik davranışı incelenmişir. Düzlem içi ve düzlem dışı davranışların oluşumuna sebep olan sismik etki eş zamanlı olarak sarsma tablasında simule edilmiş olup, dolgu duvardaki çatlak ilerlemeleri ve göçme metodları hem sayısal hem de deneysel olarak incelenmiştir. Bu tez kapsamında öncelikli olarak Cauchy-Froude benzetim kanununa göre 1:1.5 oranında ölçeklendirilmiş iki katmanlı betonarme çerçeveli dolgu duvarlı bir yapının, bir sonlu elemanlar programında simülasyonu yapılarak daha önce yapılan sarsma tablası deneyinden elde edilmiş verilere göre; model kalibrasyonu yapılmıştır. Model kalibrasyonun yapılmasındaki amaç, deneysel olarak elde edilmiş olan malzeme parametrelerinin doğruluğunu saptamak ve yapılacak olan performans analizlerinden doğru sonuçlar elde etmek. Model kalibrasyondan sonra itme analizi ile sayısal çalışmaya devam edilmiş, akabinde ise lineer olmayan zaman tanım alanında yapılan çözüm yapılmıştır. Hem itme analizinin hem de lineer olmayan zaman tanım alanındaki çözümünden elde edilen katlar arası göreli ötelenme ASCE SEI 41/06 yönetmeliğine göre deneysel verilerle birlikte kıyaslanmıştır. Duvar kalınlığının sistemin performansına olan katkısını göstermek için deneysel sonuçları olan çift katmanlı duvara ait sayısal çalışma, herhangi bir deneysel verisi olmayan ama deneye tabi tutulmuş olan model ile aynı boyutlarda olacak şekilde betonarme elemanlara sahip fakat 13 cm kalınlığındaki güçlendirmesiz tek tabakalı duvarı olan hayali bir model ile performans eğrileri ve göreli kat deplasmanları açısından kıyaslanmıştır. Birinci kısıma konu olan çalışmalar, DIANA sonlu elemanlar programıyla modellenmiştir. İkinci kısım çalışmalar ise tek katlı, tek açıklıklı 1:1 ölçeğinde gerçek yapıdan izole edilmiş 6.4x3.25m boyutlarına sahip prototip yapı, güçlendirmesiz ve derz donatı ile güçlendirilmiş tuğla duvarların sarsma tablasında suni eş zamanlı çift yönlü deprem kuvvetlerine maruz bırakılarak düzlem içi ve düzlem dışı davranışları aynı anda incelenmiştir. Teste tabi tutulan bu yapı 8 katlı ve üç açıklıklı bir yapının 7. Katını temsil eden prototipi olarak düşünüşmüştür. 1:1 ölçek oranı, bu tür gerçek yapıdan izole edilmiş prototip yapıların deneysel çalışması için kullanılan yaygın ölçek türüdür. Prototip numunelerin kolon ve kirişleri üzerindeki diğer katların ağırlığını temsil etmesi için öngermeli donatılar yerleştirilmiştir. Prototip numune, eş zamanlı çift yönlü suni deprem kuvvetine sarsma tablası üzerinde maruz bırakılmıştır. Numunelere uygulanan deprem kuvvetleri düzlem içinde dar bantlı düşük frekanslı, düzlem dışı ise dar bantlı yüksek frekanslıdır. İlk numune olan güçlendirmesiz duvar ile yapılan deneysel çalışma esnasında, tamamlanmamış mesnet şartlarından dolayı numune, düzlem içi yeteri kadar hasar almamıştır. Beklenen kuvvet-deplasman değerleri yakalanamamıştır. Sistem beklenen hasarı göstermediği için literatürden farklı bir göçmeye sebep vermiştir. Tamamlanmamış sınır şartı problemi; sistemin düzlem içinde hasar almasını sağlayan gergi elemanın bağlantılarının deney esnasında yeterli rijitliği sağlayamaması. Daha sonra bu deney tekrar edilmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Alınan sonuçlar ile düzlem içi hasar ve göçme haritası belirlenmiştir. Düzlem dışı ise göçme mekanizması adım adım simüle edilmiştir. Derz donatılı ikinci numune ile yapılan ve beklenen sonuçların alındığı diğer deneyle düzlem içi ve düzlem dışı kuvvet-deplasman, kıyaslaması yapılmıştır. Ayrıca ikinci numunenin de düzlem içi ve düzlem dışı hasar göçme haritaları belirlenerek, düzlem dışı davranışları simüle edilmiştir. Son olarak düzlem dışı, iki numunenin de taşıyabileceği limit yükler literatürdeki formüllere göre hesaplanmış ve deneysel sonuçlardan elde edilen limit yüklerle yakınsaklıkları kıyaslanmıştır.