Betonarme SW Perdeler

Lefas ve diğ. (1990) tarafından deneysel çalışmaları yapılan, iki farklı tipteki, SW13, SW14, SW15, SW16; SW21, SW22, SW23 ve SW24 adlı, perdelerde önerilen sonlu eleman modeli ile çözümler yapılıp, deney sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Şekil 6.17’de verilen birinci perde düzeninde, deney numunelerinin yüksekliği ve genişliği eşit olup 750 mm ve kalınlığı 70 mm boyutlarındadır. Şekil 6.18’de verilen ikinci perde düzeninde, deney numunelerinin yüksekliği 1300 mm, genişliği 650 mm ve kalınlığı 65 mm boyutlarındadır.

Tüm perdeler alt ve üst kenarlarından kirişle bağlanmıştır. Perdenin üst kenarındaki kirişin boyu 1150 mm, yüksekliği 150 mm, genişliği 200 mm boyutlarındadır. Perdenin üst kirişi vasıtasıyla perdeye düzgün yayılı sabit düşey eksenel yük ve yatay monoton artan yük uygulanmaktadır. Perdenin alt kenarındaki kirişin boyu 1150 mm, yüksekliği 300 mm, genişliği 200 mm boyutlarındadır. Hareket etmeyecek şekilde alt kirişin zeminle bağlantısı yapılmıştır.

Şekil 6.17 ve 6.18’de perdelerin donatı düzenleri verilmiştir. Perdelerde düşey donatılar 8 mm, yatay donatılar 6.25 mm çapındadır. Perdelerin başlık bölgesinde 4 mm çapında etriyeler kullanılmıştır. 8 mm çapında düşey donatılar 470 MPa, 6.25 mm çapında yatay donatılar 520 MPa ve 4 mm çapındaki etriyeler 420 MPa akma gerilmesine ve tüm donatılar Es0=190 GPa elastisite modülüne sahiptir. Sayısal

çözümlerde, donatılarda akma ötesi şekil değiştirme durumunda, donatı pekleşme oranı 0.010 alınmıştır. Tablo 6.4’de sayısal çözümlerde ve perdelerin farklı bölgelerinde kullanılan kalınlıklar, yatay ve düşey donatı oranları verilmiştir.

Tablo 6.4: Perdelerin farklı bölgelerindeki kalınlıklar, yatay ve düşey donatı oranları Donatı oranları, ρ

Perdeler Perde bölgeleri Kalınlık

(mm) _{Yatay (%) Düşey (%)} A Gövde 70 1.10 2.40 B Başlık 70 1.55 3.10 C Üst kiriş 200 0.82 0.97 Tip I SW13 SW14 SW15 SW16 D Alt kiriş 200 1.68 1.05 A Gövde 65 0.82 2.50 B Başlık 65 1.16 3.30 C Üst kiriş 200 0.82 0.97 Tip II SW21 SW22 SW23 SW24 D Alt kiriş 200 1.68 1.05

Tablo 6.5’de perdelerin beton malzeme özelliklerinden fc bir eksenli beton basınç

dayanımı, f_ct =0.33 fc çekme dayanımı, E₀ =5000 fc beton başlangıç elastisite

Şekil 6.17: Birinci tip SW13, SW14, SW15 ve SW16 perdelerinin geometrisi ve donatı yerleşimi

Şekil 6.18: İkinci tip SW21, SW22, SW23 ve SW24 perdelerinin geometrisi ve donatı yerleşimi

Çözümlerde kullanılan diğer beton malzeme özellikleri basınç dayanımına karşı gelen birim kısalma εco=0.002, maksimum birim kısalma εcu=0.010 ve maksimum

birim uzama εtu=0.00247 değerleri kullanılmıştır. Üç farklı seviyede eksenel düşey

yük perdelere uygulanmıştır. Önce perde kesit alanı basınç dayanımı elde edilip, sonra bu değerin 0.0, 0.1 ve 0.2 oranlarında eksenel düşey yük perdelere uygulanmıştır. Sabit düşey yük etkisindeki perdelerde, perde üst kirişine monoton artan yatay yük uygulanarak perdelerin davranışı incelenmiştir.

c

f bA

Tablo 6.5: Perdelerin beton malzeme özellikleri ve eksenel düşey yük değerleri Beton malzeme özellikleri Perdeler Eksenel

düşey yük (kN) fc (MPa) fct (MPa) E0 (MPa)

SW13 355 34.5 1.9 29368 SW14 0 35.8 2.0 29916 SW15 185 36.8 2.0 30330 Tip I SW16 460 43.9 2.2 33128 SW21 0 36.4 2.0 30166 SW22 182 43.0 2.2 32800 SW23 343 40.6 2.1 31859 Tip II SW24 0 41.1 2.1 32054

Birinci tip perde düzeninde Şekil 6.19’da verilen 363 elemanlı ve ikinci tip perde düzeninde Şekil 6.20’de verilen 308 elemanlı, sonlu eleman ağı için sayısal çözümler yapılmıştır. Beton ve yayılı donatı için izoparametrik 4 noktalı dörtgen eleman ve 2×2 sayısal integrasyon noktası kullanılmıştır. Hesaplama yük artımı uygulanarak yapılmıştır. Sayısal çözümde önce toplam eksenel düşey yük beş yük artımı adımında perdeye uygulanmıştır. Daha sonra her bir adımda uygulanan yatay yük artımı taşıyabileceği yatay yükün yaklaşık 0.01-0.003 olacak şekilde adım adım sayısal çözüm yapılmıştır. Bir adımda maksimum iterasyon sayısı 30 ile sınırlanmış, yaklaşım kriteri yerdeğiştirme kriteri olarak seçilmiş ve yeterli yaklaşım değeri 0.01 olarak alınmıştır.

Şekil 6.19: SW13, SW14, SW15 ve SW16 perdeleri için seçilen sonlu eleman ağı ve farklı donatı oranlarına sahip bölgeler.

(Deney, Pu=330 kN)

(Deney, Pu=265 kN)

(Çözüm, Pu=334 kN)

(Çözüm, Pu=256 kN)

Şekil 6.21: SW13 ve SW14 perdelerinin deney ve sayısal çözüm sonunucu elde edilen yatay yük yerdeğiştirme eğrileri

(Deney, Pu=320 kN)

(Deney, Pu=355 kN)

(Çözüm, Pu=323 kN)

(Çözüm, Pu=358 kN)

Şekil 6.22: SW15 ve SW16 perdelerinin deney ve sayısal çözüm sonunucu elde edilen yatay yük yerdeğiştirme eğrileri

(Deney, Pu=127 kN)

(Deney, Pu=150 kN)

(Çözüm, Pu=125 kN)

(Çözüm, Pu=159 kN)

Şekil 6.23: SW21 ve SW22 perdelerinin deney ve sayısal çözüm sonunucu elde edilen yatay yük yerdeğiştirme eğrileri

(Deney, Pu=180 kN)

(Deney, Pu=120 kN)

(Çözüm, Pu=178 kN)

(Çözüm, Pu=119 kN)

Şekil 6.21, 6.22, 6.23 ve 6.24’de SW perdelerinini bu çalışmada yapılan sayısal çözümlerle elde edilen ve Lefas ve diğ. (1990) tarafından deney sonuçları verilen tepe yatay yük yerdeğiştirme eğrileri karşılaştırılmıştır.

Birinci perde düzeninde SW14 perdesi sadece yatay yük, SW13, SW15 ve SW16 perdeleri düşey ve yatay yük etkisindedir. Şekil 6.21 ve 6.22’de verilen yatay yük yerdeğiştirme eğrileri incelendiğinde sadece yatay yük etkisinde olan SW14 perdesinin düşey ve yatay yük etkisinde olan SW13, SW15 ve SW16 perdelerinden sırasıyla %20, 17 ve 25 daha küçük yatay yük taşıma kapasitesine sahiptir. SW15 perdesine etkiyen düşey yükten SW13’de 1.9 ve SW16’da 2.5 kat daha büyük düşey yük etkimesine karşılık, SW15 perdesinden SW13 ve SW16 perdelerinde sırasıyla %3 ve 11 daha büyük yatay yük taşıma kapasitesine sahiptir. SW13 ve SW15 perdelerinin yatay yük yerdeğiştirme eğrilerinin birbirine benzer olduğu görülmektedir.

İkinci perde düzeninde SW21 ve SW24 perdeleri sadece yatay yük, SW22 ve SW23 perdeleri düşey ve yatay yük etkisindedir. Birinci perde düzenine benzer şekilde sadece yatay yük etkisindeki perdeler düşey ve yatay yük etkisindeki perdelerden daha küçük yatay yük taşıma kapasitesine sahiptir. Farklı beton basınç dayanımlarına sahip olmalarına rağmen, SW21 ve SW24 perdelerinin yatay yük yerdeğiştirme eğrileri birbirine çok yakındır. SW22 perdesine etkiyen düşey yükten SW23’de 1.9 kat daha büyük düşey yük etkimesine karşılık, SW22 perdesinden SW23 perdesinde %20 daha büyük yatay yük taşıma kapasitesine sahiptir. Birinci perde düzenine göre ikinci perde düzeninde düşey yük etkisinin perdenin yatay yük yerdeğiştirme davranışında daha etkili olduğu söylenebilir.

İki perde düzeninde de ilk çatlakların oluşmaya başladığı yatay yük seviyesi perdeye etkiyen düşey yük değerinden etkilenmektedir. Artan yatay yük etkisinde perdelerde önce betonda çekme çatlakları oluşmakta daha sonraki yük seviyelerinde çatlaklar yukarı doğru ilerlerken çekme etkisinde olan başlık bölgesindeki boyuna donatılar akma dayanımına ulaşmakta ardından basınç etkisindeki başlık bölgesinde betonun ezilmesi ile güç tükenme durumuna erişilmektedir. Ek B’de, artan yatay yük etkisinde SW13 ve SW24 perdelerinin sayısal çözümlerinden elde edilen, farklı yatay yük seviyelerinde SW13 ve SW24 perdelerinde yatay ve düşey beton gerilme dağılımları ve çatlak oluşumları verilmiştir. Elde edilen sayısal çözüm sonuçları deney sonuçlarıyla oldukça uyumludur.