Yumuşak Kat Düzensizliğine Sahip Mevcut Binanın Güçlendirilmesi : Farklı güçlendirme çözümleriyle bir vaka çalışması
Bu yazı SEISMOSOFT izni ile, doğrudan çeviri olarak yayınlanmıştır.
Yazılım Olarak SeismoBuild Kullanılmıştır.
Yazar: Evi Visviki, Zoe Gronti
Çevirmen: Ahmet Erdem Duran
Yazı Kaynağı: https://seismosoft.com/seismic-retrofit-existing-building-soft-ground-storey-case-study-strengthening-solutions/
Mevcut örnek, 1980’lerin sonlarında inşa edilmiş tipik bir binadır. Bina, her biri yaklaşık 180 m2 olan 5 kattan ve zemin seviyesinde yumuşak bir kattan oluşmaktadır. Üst seviyelerin dolgu duvarları, kaliteli seramik tuğlalar ve nispeten yüksek mukavemetli harç ile nispeten sağlamdır. Yumuşak zemin kat ile üst katlardaki güçlü dolgu duvarların birleşimi yapının en önemli özelliğidir ve sismik davranışı ile ilgili ciddi bir yapısal problem oluşturmaktadır.
Beton kalitesi C12/15, çelik kalitesi boyuna donatı için S400 ve enine donatı için S220’dir ve genel olarak yeterli uzunlamasına donatı vardır (örneğin, tipik bir dikdörtgen veya kare kolonda 4Φ20 donatı vardır). Bununla birlikte, kesme donatıları tüm kirişler için sadece Φ8/20 ve kolonlar için Φ8/25’tir.
Bu örnek için, kontroller sadece kesme için gerçekleştirilecektir. Bu tür mevcut binaların büyük çoğunluğunda kesmenin en kritik kontrol olduğu düşünülürse, bu makul ve gerçekçi bir basitleştirmedir. Kontroller, muhtemelen en çok değerlendirme amacıyla kullanılan performans düzeyi olan tek bir Sınır Durumu, Önemli Hasar SD’si için EC8’e göre yapılacaktır. Bina, EC-8’in Doğrusal Olmayan Statik Prosedürü (NSP) ile kontrol edilecek ve aşağıdaki 16 kombinasyon ile itme analizlerine tabi tutulacaktır:
- Uniform + X + eccY
- Uniform + X – eccY
- Uniform – X + eccY
- Uniform – X – eccY
- Uniform + Y + eccX
- Uniform + Y – eccX
- Uniform – Y + eccX
- Uniform – Y – eccX
- Modal + X + eccY
- Modal + X – eccY
- Modal – X + eccY
- Modal – X – eccY
- Modal + Y + eccX
- Modal + Y – eccX
- Modal – Y + eccX
- Modal – Y – eccX
ANALİZ SONUÇLARI
Tüm analizler ve kod bazlı kontroller SeismoBuild v2023 Release-1 ile yapılmıştır.
Özdeğer analizi ile X ve Y yönlerindeki temel periyotlar sırasıyla 0.390sn ve 0.429sn’ye eşittir. Temel modların şekli, zemin seviyesinde çok büyük deformasyonlar ve üst katlarda önemli ölçüde daha küçük deformasyonlar ile zayıf katın karakteristiğidir (Şekil 2).
İtme analizi(Pushover Analizi) ile kontrol düğümünün hedef yer değiştirmesi, Can Güvenliği limit durumu için X ekseninde 3,93 cm ve Y ekseninde 5,06 cm’dir.
Tablo 1’de kirişler ve kolonlar için talep-kapasite (DCR) oranlarının maksimum değerleri gösterilmektedir. Maksimum talep/kapasite oranı DCR, kolonlar için 1,44 ve kirişler için 1,06’dır. DCR’nin değeri, elemanın dayatılan talebi sürdürüp sürdüremeyeceğinin bir göstergesidir; DCR>1 ile yapısal arıza meydana gelir ve DCR<1 ile üye güvenlidir.
Beklendiği gibi, mevcut binada gözlemlenen tüm deformasyonlar zemin seviyesinde yer almakta olup, bu da yumuşak zemin katların gerçekten de artan kırılganlığın bir unsuru olduğu gerçeğini doğrulamaktadır.
Yapısal Eleman sonuçları
| KOLON | KİRİŞ |
| 1.44 | 1.06 |
Tablo 1: Mevcut bina için kod tabanlı kayma kontrolleri(Önemli Hasar limit durumu)
BETONARME SARGI (MANTO) İLE GÜÇLENDİRME
Özdeğer analizi, 0.322 saniyelik temel periyot ile binanın rijitliğinde önemli bir artışı, yani ilk binanın 0.429 saniyesine göre yaklaşık %25’lik önemli bir azalmayı göstermektedir. Daha da önemlisi zemin kattan ziyade üst katlarda daha büyük deformasyonlarla temel MOD şekli değişmiştir (Şekil 5).
Tablo 2’deki kesmede kod tabanlı kontrollere bakıldığında, kolonlar artık kesmede göçmez ve kolonların hiçbirinde kapasiteden daha büyük talep yoktur. Bina önemli ölçüde daha güvenli hale gelmiştir.
YAPISAL ELMAN SONUÇLARI
| KOLON | KİRİŞ |
| 0.91 | 1.26 |
Analizlere göre, 5 KİRİŞİN DCR’lerinin 5’in birliği aştığını unutmayın. Dördünde DCR bire yakın, aşım %5’in altında ve bu, güçlendirme önlemleri olmaksızın kabul edilebilir. Bir kirişde DCR 1.26‘dır. Bu kiriş, ister Manto sargı, ister FRP kumaşlarla güçlendirilebilir.
FRP SARGI VE ÇELİK ÇAPRAZLAR İLE GÜÇLENDİRME
Güçlendirme zemin kat kotunda yapılır: Bina çevresinde 6 farklı noktada X şeklinde çelik çaprazlar eklenir ve çelik çaprazlara bitişik tüm zemin kat kolonlarına FRP kaplama yapılır.
Köşegen kirişlerden kendilerine aktarılan yüklerin neden olduğu artan kesme talebi nedeniyle, bu kolonlar için kesme kuvvetinde güçlendirmek için FRP kaplamanın gerekli olduğu düşünülmüştür. Köşebentler için, her bir beton bölmenin köşelerine çelik ankrajlar ve epoksi yapıştırıcılar ile sabitlenen çelik levhalara sabitlenen 150×8 dikdörtgen kesitler kullanılır. FRP sargısı için 1 kat tipik bir FRP kumaşı kullanılır (kuru lif kalınlığı yaklaşık 0,129 mm, karbon liflerinin alan yoğunluğu yaklaşık 235 g/m2 ve kuru lif gerilme mukavemeti yaklaşık 3.200 N/mm2). İstenmeyen burulma etkilerini önlemek için çaprazlar mümkün olduğunca simetrik olarak yerleştirilmelidir.
Eigenvalue analizi, 0.350 saniyelik bir temel periyotla binanın rijitliğinde ılımlı bir artışı gösterir, ancak şimdi temel modun şekli, zemin seviyesindeki büyük deformasyon konsantrasyonları yerine yükseklik boyunca düzgün dağılmış deformasyonlarla değişmiştir. Önemli olan, bu durumda olduğu gibi güçlendirme tüm bina yüksekliğine uygulanmadığında, kottaki düzensizlikleri önlemek için çaprazların rijitliğinin kolayca kalibre edilebilmesidir (yani çaprazların enine kesitlerinin değiştirilmesi). .
Bu yeni müdahaleyle, hem kolonlar hem de kirişler için DCR’ler 1,0’ın önemli ölçüde altındayken, Önemli Hasar limit durumunda herhangi bir olumsuzluk olmaz.
| KOLON | KİRİŞ |
| 0.96 | 0.82 |
Tablo 3: Çelik çaprazlar ve FRP’ler ile binanın Kesme Kapasitesinin koda dayalı kontrolleri
SONUÇ
Her iki yöntemle, kolonlarda Betonarme sargı veya Çelik Çaprazlar ve FRP’ler ile binanın sismik performansı önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Talep-kapasite oranları (DCR’ler), güçlendirme müdahalelerinden sonra, özellikle daha kritik dikey elemanlar için çok daha düşüktür ve yapının kırılganlığı önemli ölçüde azalmıştır.
