Betonarme binalarda optimum perde duvar alanının kat planı alanına oranının belirlenmesi

Abstract

Depremlerin sayıca fazla olması nedeniyle, binalar için sismik analiz ve tasarımın incelenmesi önemli bir ihtiyaç haline gelmektedir. Bu tez çalışmasında, betonarme binalarda en uygun perde duvar alanının kat planı alanına olan oranını belirlemek için yapısal analizler yapılmıştır. Bu amaçla farklı bina ve duvar ölçülerinde toplam 20 bina modeli paket program kullanılarak üretilmiş. Farklı bina yüksekliklerinin yapısal davranışlarına etkisini anlamak için sırası ile yirmi ve otuz katlı iki tür bina seçilmiştir. Perde duvarlar üzerinde farklı perde duvar alanının kat alanına olan oranları değiştirilerek parametrik bir çalışma yapılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, bina modelleri perde duvar içeren ve içermeyen binalar olmak üzere hazırlanmıştır. Perde duvar içeren modellerde hem x hem de y yönlerinde sırası ile % 0.5, % 1 ve % 1.5 oranlarına sahip perde duvar kullanımı sağlanmıştır. Bu modellerin her biri, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2019 (TBDY 19) ve Amerikan Bina Yönetmeliği 2016 (ASCE 7-16) yönetmeliklerine göre belirlenen kuvvetler kullanılarak mod birleştirme yöntemine (response spectrum method) deprem analizine tabi tutulmuştur. Binaların, deprem tehlikesi en yoğun olan Avcılar, İstanbul'da konumlandırıldığı ve tamamının ofis türü bina olduğu varsayılmıştır. Toplam yüksekliği nedeniyle otuz katlı olan bina, TBDY 19'daki koşullara göre yüksek bina olarak tasarlanmış ve analizi yapılmıştır. Böylelikle, yüksek binaların optimum perde duvar alanı oranına olan etkisi yapılan analizlerle anlaşılmaya çalışılmıştır. Bu kapsam dahilinde optimum perde duvar alanının toplam kat alanına oranı belirlenirken şu parametreler detaylı olarak incelenmiştir: (a) bina periyotları, (b) taban kesme kuvveti ve perde duvarların karşı koyduğu kesme kuvveti miktarı ve (c) yatay deplasmanlar ile kat öteleme miktarları. Sonuç olarak, perde duvar alanının kat alanına olan oranı şayet % 1.5'a eşit ise yapısal açıdan optimum çözümün üretildiği görülmüştür.

Due to the abundance and severity of earthquakes, there is an urgent need to study the seismic analysis and design of buildings. In this thesis, a structural analysis was conducted to determine the optimum ratio of shear wall areas in a reinforced concrete building. For this purpose, a total of 20 models were generated with varying building and wall dimensions. Twenty and thirty story buildings were selected to understand the effect of varying building heights on their structural behavior. A parametric study on shear wall areas was conducted using different shear wall area to floor area ratios. Building models, therefore, included no wall and some walls with 0.5%, 1% and 1.5% area ratios applied in both x and y directions. Each of these models were subjected to response spectrum analysis using the forces generated according to 2019 dated Turkish Earthquake Code (TEC 19) and 2016 dated American Building Code (ASCE 7-16). The buildings were assumed to be all office buildings located in a severe seismic zone, Avcilar, Istanbul. The thirty story building due to its total height had to be considered tall as per the requirements in TEC 19. The additional requirements were also included in the analysis to understand the impact of tall buildings on optimum shear wall determination. The following parameters were investigated for the optimum shear wall area to floor area ratio: (a) building periods, (b) base shear and shear force resisted by all shear walls, and (c) deflection and story drifts. The results indicated that the ratio of shear wall equal to 1.5% produces the optimum solution.