Dolgu duvar-betonarme çerçeve arası esnek derzli bağlantı çeşitlerinin araştırılması

Abstract

Taşıyıcı olmayan dolgu duvarlar farklı nedenlerden dolayı betonarme çerçeve sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle düşey ve yatay taşıyıcı elemanlar arasında oluşturulan dolgu duvarlar, yapının yanal yük taşıma kapasitesine, yanal rijitliğine ve enerji yutma kapasitesine katkı sağlamaktadır. Ancak tasarım aşamasında genellikle hesaplara dahil edilmeyen dolgu duvarlar, yatay yüke maruz kalan yapılarda kısa kolon, burulma, yumuşak kat veya zayıf kat gibi önemli sorunlar oluşturabilmektedir. Dolgu duvarların homojen ve izotrop bir yapıya sahip olmaması, dolgu duvar davranışını ifade edebilecek basit bir denklem ile analizlerde hesaplara dahil edilmesini güçleştirmektedir. Bu durum, uygulama aşaması için yenilikçi çözümlerin önemini artırmaktadır. 2018 yılında yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğinde dolgu duvarların hasar görmesini engelleme amacıyla esnek derzli bağlantı detayı önerilmiştir. Bu bağlantı detaylı çerçevenin, dolgu duvar ile taşıyıcı elemanların arasına esnek malzeme doldurulması ile oluşturulacağı belirtilmiştir. Yönetmelikte, derzli ve derzsiz uygulamalar için farklı ötelenme sınırlandırmaları getirilmiştir. Ayrıca, esnek derzlerin kullanıldığı çerçevelerde, detayın yeterliliği deneyle kanıtlanması şartı da bulunmaktadır. Bu çalışmada, dolgu duvarların neden olduğu olumsuzlukların önüne geçebilecek yenilikçi çözüm önerilerinin analitik olarak araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla öncelikle, Erdem tarafından deneyleri yapılmış olan dolgu duvarsız imal edilmiş boş çerçeve, geleneksel olarak dolgu duvarlı imal edilmiş dolu çerçeve ve güncel deprem yönetmeliği tarafından önerilen bağlantı detayının uygulandığı çerçevelerin zarf eğrileri kullanılarak bu çalışmada ABAQUS sonlu elemanlar yazılımında hazırlanan modellerinin doğrulanması yapılmıştır. Daha sonra, bu modellere ek olarak yenilikçi iki farklı esnek bağlantı detaylarının kullanıldığı çerçeveler analitik olarak incelenmiştir. Elde edilen bulgular ile bağlantı elemanlarının avantajları ve dezavantajları sunulmuştur.

Non-structural infill walls are widely used in frame systems for different reasons. Infill walls formed especially between vertical and horizontal structural elements contribute to the lateral load bearing capacity, lateral stiffness, and energy absorption capacity of the building. However, infill walls, which are not included in the calculations during the design phase, may cause significant problems such as short columns, torsion, soft floor or weak floor in structures exposed to horizontal loads. The fact that the infill walls do not have a homogeneous and isotropic structure makes it difficult to create a simple declaration that can express the infill wall behavior and makes it difficult to include in the calculations during the analysis phase. This situation increases the importance of innovative solutions for the practical phase. Turkey Earthquake Building Code which came into force in 2018, flexible joint connection detail is proposed to prevent damage to the infill walls. It has been stated that this connection detailed frame will be formed by filling flexible material between the infill wall and the structural elements. In the code, different displacement limitations have been introduced for flexible joint and jointless applications. Moreover, there is a requirement to prove the details with experiments in the use of the systems. In this study, it is aimed to investigate analytically innovative solutions that can prevent the negative effects caused by infill walls. For this purpose, firstly, the models prepared in ABAQUS finite element software were verified by using the backbone curves of the hollow frame produced by Erdem without infill wall, the solid frame traditionally produced with infill wall and the frame to which the connection detail suggested by the current earthquake regulation was applied. Then, in addition to these models, two innovative flexible connection detail with frame were analyzed analytically. Advantages and disadvantages of flexible joint connection are presented with the findings.