Mevcut Bir Çelik Binanın Çelik Levhalı Perdeler İle Güçlendirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında; çelik levhalı perde sisteminin; uygulandığı çelik karkas bir binanın yatay yüklerini karşılanmasındaki katkısını incelemenin yanı sıra, yapı mühendislerine orta yükseklikteki mevcut bir çelik binanın güçlendirilmesinde alternatif bir çözüm olabileceğinin gösterilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçlarla ABYBHY 1975?e göre tasarlanmış beş katlı çelik karkas bir model yapı DBYBHY 2007?ye göre kontrol edilmiş, alt katlarda bazı kolon kesitlerin yetersiz olması ve yönetmeliklerce tanımlanmış göreli kat ötelenmelerinin sınır değerlerini aşması üzerine her iki doğrultuda ETABS programı yardımıyla oluşturulan 3 boyutlu analitik modelde belirli akslara çelik levhalar eklenerek güçlendirilmiştir. Çelik levhalar analitik modelde ortotropik membran elemanlarca ifade edilmiştir. Kolonlar üzerinde oluşan büyük eksenel yüklere karşı kolonların takviye edildiği ve levhaların sadece kirişlere birleştirildiği iki alternatif model oluşturlmuştur. Kolonları takviye edilmiş modelden istenilen sonuçlar elde edilmiştir. Bunun yanı sıra, model binanın bir aksına ait çerçeve kullanılarak; çerçeve, levha eklenmiş-kolonları takviye edilmiş ve levhaların sadece kirişlerden bağlı olan durumlar için doğrusal olmayan analizler yapılmış ve levhaların bina performansına katkıları karşılaştırmalı olarak gözlenmiştir. Bu modellerde de çelik levhalar iki ucu mafsallı çekme elemanları olarak tanımlanmıştır. Sonuç olarak çelik levhalı perde sistemi, gerekli önlemler alındığında, yeterli dayanım ve rijitliği sağladığı belirlenmiştir. Çelik levhalı perde sisteminin mevcut çelik binaların güçlendirilmesinde bir alternatif olabileceği görülmüştür.

The main objective of this study is both to investigate the contribution of steel plate shear walls as a lateral load resisting system and to provide the structural engineers with an alternative system for seismic retrofit of mid-rise existing steel buildings. For this purpose, a five-story steel building that was initially designed per Turkish Earthquake Code 1975 was analyzed under the seismic provisions of recent Turkish Earthquake Code 2007. Analysis results showed that some of columns at lower stories were not satisfactory also; inter-story drifts exceed the limiting value of 2%. Therefore, the steel building was retrofitted by using four steel plate shear walls on the perimeter. In analytical model of the steel plate shear walls, infill plates were represented by using membrane elements in a mesh between boundary members using ETABS. Analysis results from retrofitted building model showed that steel plate shear walls should be used to have sufficient stiffness and strength to resist earthquake induced forces, but the boundary columns need to be strengthened because of increase in especially axial compressive forces. Beside the 3D analytical model, a frame of model building on X-direction, same frame with web plates, strengthened columns and same frame with web plates connected only VBEs were modeled using ABAQUS to conduct a nonlinear analysis. Study results showed that SPSWs should be used to have adequate lateral stiffness and strength to resist the lateral forces induced by earthquakes and therefore this system can be an alternative for rehabilitating the existing steel buildings.