Betonarme perdelerin plastik mafsal boyunu etkileyen değişkenlerin sonlu elemanlar ile incelenmesi

Abstract

Betonarme perdeler deprem ve rüzgar gibi yatay yüklerin karşılanmasında etkili olarak kullanılırlar. Perdelerden beklenen performansın sağlanabilmesi için analiz ve tasarımlarının doğru yapılması gereklidir. Perdelerin elastik ötesi davranışını belirlemek amacıyla çok farklı analiz yöntemleri kullanılmaktadır. Bu yöntemler arasında basitliği ve zaman tasarrufu sağlaması sebebiyle yığılı plastik davranış modeli yaygın olarak kullanılmaktadır. Yığılı plastik davranış modelinde, doğrusal olmayan şekil değiştirmelerin belirli bir bölgede düzgün yayılı olarak oluştuğu kabul edilmektedir. Bu bölge plastik mafsal olarak nitelendirilmektedir. Bu model kullanılarak yapılan analiz sonucunda bulunan plastik yer değiştirme bileşenin doğruluğu plastik mafsal boyu ile doğrudan ilişkilidir. Tutarlı ve güvenilir sonuçlar elde etmek amacıyla farklı araştırmacılar tarafından farklı plastik mafsal boyu eşitlikleri sunulmuştur. Bu çalışma kapsamında, plastik mafsal boyunu etkileyen değişkenleri belirlemek amacıyla 59 adet betonarme perde analiz edilmiştir. Bu işlem yapılırken sonlu eleman programı, ABAQUS, kullanılmıştır. Yapılan sonlu eleman analizi literatürde yer alan bir deneyle doğrulanmıştır. Parametrik çalışma kapsamında, perde uzunluğu (Lw), perde yüksekliğinin/perde uzunluğuna oranı (Hw/Lw), eksenel kuvvet oranı (P/Agfc), uç bölgesi boyuna donatı oranı(ρbl), uç bölgesi enine donatı oranı (ρbt) ve gövde bölgesi yatay donatı oranı (ρwh) değişken olarak belirlenmiştir. Tüm modeller için beton basınç dayanımı 30 MPa, donatı çeliği akma dayanımı 420 MPa olarak alınmıştır. Analizler sonucunda perde uzunluğu ve perde yüksekliğinin perde uzunluğuna oranındaki artışla beraber plastik mafsal boyunda da artış gözlenmiştir. Bu değişkenlerin aksine eksenel kuvvet oranındaki artışla birlikte plastik mafsal boyunda azalma olduğu saptanmıştır. Uç bölgesi enine donatı oranı ve gövde bölgesi yatay donatı oranındaki artışlar plastik mafsal boyunda azalmaya, uç bölgesindeki enine donatı oranındaki artış plastik mafsal boyunda artışa yol açsa da regresyon analizi sonucunda ilk 3 değişken kadar etkili olmadığı belirlenmiştir. Analizler sonucu elde edilen plastik mafsal boyları ve regresyon analizi kullanılarak betonarme perdelerde plastik mafsal boyunu belirlemek için bir plastik mafsal boyu eşitliği sunulmuştur. Önerilen eşitlik ve literatürde yer alan eşitlikler, sonlu eleman analiziyle bulunan plastik mafsal boylarıyla karşılaştırılmıştır.