4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR

ÇELİK LEVHALARLA GÜÇLENDİRİLMİŞ DOLGU DUVARLARIN

DAVRANIŞI

Sabahattin Aykaç1

ve Meryem Böcek2

1Doç. Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Gazi Üniversitesi, Ankara

2 Arş. Gör., İnşaat Müh. Bölümü, Gazi Üniversitesi, Ankara

Email: meryembocek@gazi.edu.tr

ÖZET:

Ülkemizdeki betonarme yapıların büyük bir kısmının taşıyıcı sistemi sadece kolon ve kirişlerden oluşmaktadır. Bu

tür binaların depreme karşı güçlendirilmesi ise sıklıkla gündeme gelmektedir. Konuyla ilgili önerilen çeşitli

güçlendirme yöntemleri olmasına rağmen bunların uygulanabilirliği çoğu zaman zor ve zaman alıcıdır. Önerilen

yöntemlerden biri de betonarme çerçeve içindeki mevcut tuğla duvarların güçlendirilmesidir. Bu konuda önemli

sayılabilecek adımlar atılmış ve karbon lifli kumaş takviyesi üzerine yoğunlaşılmıştır. Ancak karbon lifli kumaş;

yurt dışından ithal edilen, oldukça pahalı ve gevrek davranışa sahip bir malzeme olmakla birlikte, uygulaması da

yine oldukça maliyetli ve epoksi yapıştırıcıların kullanılması gerekmektedir. Bu çalışmada ise; diğer çalışmalardan

farklı olarak, karbon lifli kumaşlara alternatif olabilecek hem ucuz, hem yerli üretim ve çok daha sünek

davranabilen delikli çelik levhalar kullanılmıştır. Araştırma, Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat

Mühendisliği Bölümü Yapı Mekaniği Laboratuvarında deneysel olarak yürütülmüştür. Deney elemanları ½ ölçekli

kolon, kiriş ve temelden oluşan betonarme çerçevenin içine tuğla duvar örülmesiyle elde edilmiştir. Üretilen yalın

elemanların dolgu duvarları ise çeşitli yöntemler kullanılarak delikli çelik levhalarla takviye edilmiştir. Çalışma

kapsamında 2’si referans, 6 adet güçlendirilmiş olmak üzere 8 adet deney elemanı üretilmiş ve depremi benzeştiren

tersinir-tekrarlanır yükleme altında elemanlar test edilmiştir. Çalışmada güçlendirilmiş tuğla duvar ile betonarme

çerçeve beraber ele alınmış ve oluşturulan yeni sistemlerin deprem yükleri altındaki davranışı araştırılmıştır.

Sonuçlar deney elemanlarının oldukça sünek davrandığını ve % 7 göreli kat ötelenme oranlarında dahi, dayanımda

önemli bir kayıp olmadığını göstermiştir. Gelecekte birçok betonarme yapının hem kolay uygulanabilen, hem de

maliyeti oldukça az olan bu yöntemle depreme karşı güçlendirilebileceği düşünülmektedir. Böylece olası

göçmelerin önüne geçilebileceği, can ve mal kayıplarının en aza indirilebileceği kanaatine varılmıştır.

ANAHTAR KELİMELER: Delikli Çelik Levha, Güçlendirilmiş Tuğla Duvarlar, Dolgu Duvarlar

BEHAVIOR OF INFILL WALLS STRENGTHENED WITH STEEL PLATES

ABSTRACT:

The structural system of a great majority of the reinforced concrete structures in our country is composed of only

columns and beams. Strengthening of this kind of structures against earthquakes comes frequently into question.

Although there are various alternative strengthening methods, the application of these methods is mostly

cumbersome and time-consuming. One of the proposed methods is strengthening of the infill walls in the

reinforced concrete frame. Important steps were achieved in this subject and the studies focused on the use of

CFRP fabrics in strengthening. However, CFRP fabrics, which are imported from foreign countries, are quite

costly materials with brittle stress-strain properties and their application is also quite costly as well as requiring

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR the use of epoxy adhesives in the process. Different from previous studies, perforated steel plates, which are less

costly, quite ductile and produced domestically, were used in the present study as an alternative strengthening

material to CFRP fabrics. The present experimental study was conducted in Structural Mechanics Laboratory of

the Civil Engineering Department, Gazi University. The test specimens were constructed by putting up a wall

inside a reinforced concrete frame composed of half-scale columns, a beam and a foundation. The infill walls of

the fabricated plain specimens were reinforced with perforated steel plates using different methods. Within the

scope of the study, a total of 8 test specimens, including two reference and 6 strengthened specimens, were

produced and tested under reversed cyclic lateral loading. In the study, the brick wall is considered in combination

with the reinforced concrete frame and the behavior of the strengthened frames under earthquake loads was

investigated. The test results indicated that the specimens behaved in a quite ductile manner and no significant

reductions in the strength took place even in the presence of relative story drifts as high as 7 %. In the future,

several reinforced concrete structures can be strengthened with the help of this easily-applicable and economical

method. In this way, possible failures can be avoided and casualties and damage to the properties can be

minimized.

KEYWORDS: Perforated Steel Plate, Strengthened Brick Wall, Infill Walls.

1. GİRİŞ

Ülkemizde sıkça yaşanan doğal afetlerden birisi depremdir. Bilindiği üzere bu afet sonucunda ülkemizdeki yapılar

tamamen veya kısmen yıkılmakta, oldukça büyük çapta can ve mal kayıpları oluşmaktadır. Oluşabilecek bu

kayıpları önlemenin yollarından birisi ise depreme karşı güvensiz mevcut yapıların güçlendirilmesidir. Bunlar

taşıyıcı elemanların veya taşıyıcı sistemin güçlendirilmesi şeklinde olmaktadır. Sistem güçlendirmesi

yöntemlerinden mevcut tuğla duvarın yıkılıp yerine çerçeveye kuvvet aktaran yeni bir betonarme perde duvar

üretilmesi hemen akla gelen ilk yöntem olmakla beraber, uygulamada da sıkça kullanılmaktadır. Ancak başarısını

kanıtlamış bu yöntemin uygulaması oldukça zahmetli, zaman alıcı ve maliyetlidir. Üstelik yapı içinde ikamet eden

veya çalışanların aylarca sürecek bir çalışma için yapıyı boşaltmaları gerekmektedir.

Tuğla duvarlar hesaplarda taşıyıcı olarak kabul edilmese de deprem kuvvetleri altında boş çerçeveye oranla rijitliği

ve dayanımı arttırdığını daha önce yapılan araştırmalar ortaya koymuştur (1-3). Bu çalışmanın temel amacı ise;

depreme karşı yetersiz olduğu belirlenen betonarme bir yapıyı (tuğla dolgu duvarlı) güçlendirebilmek veya en

azından içinde bulunanların can güvenliğini sağlamak için, hem kolay uygulanabilecek hem de düşük maliyete

sahip yerli üretim malzeme kullanarak alternatif bir yöntem araştırmak ve geliştirmektir. Bu çalışmada betonarme

çerçeve içindeki mevcut tuğla duvarlar değerlendirilerek delikli çelik levhalarla deprem yüklerine karşı

güçlendirilmeye çalışılmıştır. Delikli çelik levhalar; yerli üretim, kolaylıkla edinilebilir, deliklerinden dolayı düz

çeliğe göre çok daha sünek davranabilen, alternatif malzemelere göre daha ucuz, uygulamaya elverişli bir

malzemedir. Ayrıca bütün bunların yanında malzemenin düzenli delikleri sayesinde mevcut tesisatlara zarar

verilmeden uygulanabilmesi, tamirat vb. durumlarında sökülüp tekrar takılabilmesi, yapı kullanım hacminde

önemli bir değişim olmadan alçı sıvayla gizlenebilmesi, %100 geri dönüşümlü olması, kanserojen kimyasallar

içermemesi, düz levhalara göre %50 daha hafif olması gibi avantajlı ek özellikleri de mevcuttur.

Bu kapsamda deneysel bir çalışma programı hazırlanmış ve bu program TÜBİTAK’ ın desteği ile hayata

geçirilebilmiştir. Bahsedilen ilkeler ve amaçlar doğrultusunda delikli çelik levhalar kullanarak bir dizi deney

yapılmıştır. Deney elemanları ½ ölçekli olup; kolon, kiriş ve temelden oluşan tek açıklıklı ve tek katlı betonarme

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR çerçevenin içine tuğla duvar örülmesiyle elde edilmiştir. Eleman üretiminde ülkemizdeki güçlendirme ihtiyacı

doğan yapılarda sık rastlanan kusurların (düşük beton dayanımı, seyrek ve eksik etriye, özensiz duvar işçiliği)

bulunmasına özen gösterilmiştir. Oluşturulan yalın elemanlar delikli çelik levhalarla takviye edilmiş ve depremi

benzeştiren yükler altında test edilmiştir. Test edilen deney elemanlarından elde edilen sonuçlar taşıma gücü,

süneklik, kat ötelenmesi, enerji dönüştürme, rijitlik, genel davranış bakımından değerlendirilmiş ve birbirleri ile

karşılaştırılmıştır. Ortaya çıkan sonuçlar doğrultusunda en ideal yöntemler belirlenmiş, bunları gerçek yapılarda

uygulayabilmek için mühendislerin tasarımda kullanabileceği yaklaşımlar oluşturmaya çalışılmıştır. Geliştirilen

yeni güçlendirme yöntemi kullanılarak binaların kolaylıkla depreme karşı güçlendirilebileceği, olası göçmelerin

önlenerek can ve mal kayıplarının en aza indirilebileceği düşünülmektedir.

2. DENEYSEL ÇALIŞMA

Çalışma kapsamında 2’si referans, 6 adet güçlendirilmiş olmak üzere 8 adet deney elemanı üretilmiş ve depremi

benzeştiren tersinir-tekrarlanır yükleme altında elemanlar test edilmiştir. Model ölçeğinin laboratuvar koşulları

göz önünde bulundurularak ½ olmasına karar verilmiştir. Deney elemanları kolon, kiriş ve temelden oluşan

betonarme çerçevenin içine tuğla duvar örülmesiyle elde edilmiştir. Kolon kesitleri 150 × 200 mm, kiriş kesiti 150

× 250 mm olarak tasarlanmıştır. Temel üstünden kiriş altına kadar ölçülen kolonların boyu 1210 mm, kolon iç

yüzleri arasından ölçülen kirişin boyu ise 1410 mm olmuştur. Temel boyutları 400 × 350 × 2770 mm olarak

seçilmiştir. Çerçevenin temelinde, taşıma ve rijit platforma bağlama amaçlı delikler bırakılmıştır. Kolonlar ve

kirişler birleşim bölgelerinden sonra 200 mm kadar daha devam ettirilmiştir. Buradaki amaç birleşim

bölgelerindeki donatı detayının gerçektekine yakın olmasını sağlamaktır. Böylece birleşim bölgesinde gerçekte

rastlanmayan kanca, gönye, aderans sorunları vb. detayların eleman davranışını etkilemesi engellenmiştir. Çerçeve

içinde oluşan 1210 mm yüksekliğinde ve 1410 mm uzunluğundaki boşluk, sıvalı tuğla dolgu duvarla kapatılmıştır.

Her iki duvar yüzüne birden yapılan yaklaşık 15 mm kalınlığında sıva ile beraber duvar kalınlığı 120 mm’yi

bulmaktadır. Üretilen bütün betonarme çerçevelerin geometrisi aynı olup Şekil 1.’ de boyutları verilmiştir.

Şekil 1. Deney elemanlarının geometrisi

Bütün model tasarımlarında güçlendirme ihtiyacı doğabilecek yapılarda sık karşılaşılan ve minimum kesitlere

yakın olan ebatlar göz önünde bulundurulmuştur. Ayrıca kirişin düzlem içi eğilme rijitliği, kolonların düzlem içi

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR eğilme rijitliklerinden daha yüksek tutularak, plastik mafsalların kolonlarda ortaya çıkması hedeflenmiştir. Yani

deprem kuvvetleri altında tehlikeli davranış gösterdiği bilinen kuvvetli kiriş-zayıf kolon birleşimi oluşturulmuştur.

Donatı detaylandırılmasında ülkemizdeki güçlendirme ihtiyacı doğan yapılarda sık rastlanan kusurları (eksik ve

nervürsüz etriye, sarılma bölgesinin oluşturulmaması, TS 500 (Türk Standartları Enstitüsü) 2000’e göre minimuma

yakın donatı oranları içermesine çalışılmıştır. Çalışma kapsamında deney elemanlarının üretiminde Şekil 2’deki

donatı planı kullanılmıştır. Buna göre bütün boy demirleri ve temeldeki etriyeler S420 kalitesinde nervürlü

demirden, kiriş ve kolonlardaki etriyeler ise S220 kalitesinde düz demirlerden hazırlanmıştır. Kolonlarda 8Ø8

boyuna ve sarılma bölgesi oluşturulmadan Ø4/100 enine donatı kullanılmıştır. Kolonlarda herhangi bir bindirmeli

ek yapılmamıştır. Kolon boy demirlerinin temelden sıyrılmaması için yeterli kenetlenme önlemleri alınmıştır.

Kirişlerde ise alt yüzde kiriş boyunca devam eden 3Ø10 donatı, üst yüzde ise yine kiriş boyunca devam eden 2Ø10

donatı ile beraber kiriş mesnet bölgelerinde 880 mm uzunluğunda 1Ø10 donatılar kullanılmıştır. Kiriş etriyeleri

Ø4/100 olup yine sıklaştırma yapılmamıştır. Temelde ise alt yüzde 5Ø20, üst yüzde 5Ø20 boyuna donatı ve temel

boyunca devam eden Ø8/100 etriyeler kullanılmıştır (Şekil 2).

c

c

aa

b

b

c-c

25

20

121

221

40

a-a

20

15 8Ø8

ölçek 2:1

6Ø1025

15

b-b

Ø4

/10

0

277

Ø8/100

Ø4/100

Ø20 L=274 cm

1

1

Ø8

L=

21

3 c

m2

6

12

19

5

Ø10 L=233 cm

8 8217

3

Ø10 L=88 cm4

808

Ø10 L=88 cm

80

4

8

2 2

3 3

33 4+ 34 +

35

ölçek 2:1

4

3

3

2

10Ø201

Tüm ölçüler cm cinsindedir

13,5

23

,5

23

,5

13,5

5

13

,5

13

,5

18,5

18,5

5

5

5

37

35

35

37

88

Şekil 1. Donatı planı

Standart yalın elemanlar hazırlandıktan sonra çeşitli parametreler kullanılarak deney elemanları delikli çelik

levhalarla takviye edilmiştir. İki adet referans elemanıyla birlikte toplam 8 deney elemanı hazırlanmış ve test

edilmiştir. Birinci referans elemanı (R1) sadece betonarme çerçeveden, ikinci referans elemanı (R2) ise içi tuğla

dolgu duvarla kapatılmış yalın betonarme çerçeveden oluşturulmuştur. Diğer 6 elemanda deney parametrelerini;

kullanılacak delikli levha kalınlıkları (1, 1,5, 2 mm), levhaların karşılıklı bulonlanmasında kullanılan aralıklar

(150, 200 mm), delikli levhanın kolonlara bağlantısının olup olmaması ve kolonlara uygulanacak eksenel yük (0

kN, 75 kN, 150 kN) belirlemiştir. Bu çalışmadaki güçlendirilmiş 6 adet deney elemanında delikli levhalar

kolonlara bağlantılı olup kolonlardaki eksenel yük düzeyi 150 kN olarak sabit tutulmuştur. Deney elemanları

parametreleriyle birlikte Tablo 1.’de özetlenmiştir.

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR

Tablo 1. Deney elemanlarının özellikleri

Deney elemanı

adı

Levha

kalınlığı (t)

mm

Eksenel

yük miktarı

(kN)

Kolona

bağlantı

Bulon

aralıkları

(s) mm

R1 ----- ------- ------- -----

R2 ----- ------- ------- -----

S1HY200 1 150 Var 200

S1HY150 1 150 Var 150

S1.5HY200 1,5 150 Var 200

S1.5HY150 1,5 150 Var 150

S2HY200 2 150 Var 200

S2HY150 2 150 Var 150

Bunların dışında deney programı tasarım sürecinde düşünülmeyip deney elemanlarının test sürecinde yaşanan

gelişmeler sonucu kimi zaman zorunluluktan dolayı, kimi zaman ise davranışı biraz daha iyileştirmek adına ilave

değişkenler konulmuş ve bunlar da araştırma konusu içine girmiştir.

Sözü edilen ilave değişkenler; kolonlara çelik manto yapılması, birleşim bölgesinin çelik plakalarla takviye

edilmesi, duvar köşelerinde bulunan kolon bağlantı elemanlarının yine duvar köşelerinde bulunan “L” şeklindeki

mevcut çelik şeritlere kaynaklanması ve kirişe çelik kablo sarılması olarak sonradan tasarlanmıştır. Çalışma

sonunda bu parametrelerin, deney elemanlarının davranışlarını, birbirlerine ve referans elemanlarına göre nasıl

değiştirdiği araştırılmış, sonuçlar tartışılarak en ideal güçlendirme teknikleri önerilerle birlikte sunulmuştur.

2.1 Malzeme Özellikleri

Çalışmada kullanılan Ø4, Ø8 ve Ø10 çaplarındaki donatıların akma dayanımları sırasıyla 270 MPa, 460 MPa ve

500 MPa olarak ölçülmüştür. Delikli levhalar DKP tipi çelik sacın perfore baskı makinaları ile üzerinde delikler

açılmasıyla elde edilmiştir. Bu çalışmada kullanılan delikli levhanın akma dayanımı 350 MPa, kopma dayanımı

ise 410 MPa olarak ölçülmüştür. Delikli levhalar dolgu duvara gijonlarla bağlanmış ve St37 kalitesindedir. Kirişte

yapılan ilave uygulamada 3 mm çapında çelik kablo kullanılmıştır. Deney elemanlarının ve duvarlardaki sıva

harcının ortalama beton basınç dayanımları sırasıyla 17 MPa ve 2,1 MPa dır.

2.2 Deney Düzeneği

Deney elemanlarının kolonlarına verilecek eksenel yükü, gerçek yapıdakine oldukça benzer şekilde aktarmak ve

ayarlamak için özgün bir düzenek hazırlanmıştır. Şekil 3.’ de gösterilen düzenek sayesinde gerçek yapıdaki

kolonlarda bulunan eksenel yükün benzeri deney elemanının kolonlarına aktarılabilmiştir. Bunun için deney

elemanının çevresinde, çelik profiller ve gijonlardan rijit kafes sistem oluşturulmuştur. Ardından deney elemanının

her bir kolonuna yerleştirilen iki adet hidrolik kriko ile eksenel yükleme gerçekleştirilmiştir. Aktarılan eksenel yük

miktarı ise krikoların hortumlarına bağlanan manometrelerle ölçülmüştür. Yatay yük etkisinde oluşan yatay

deformasyonlar neticesinde rijit kafes sistemde alt uçlarındaki rulmanlar sayesinde deney elemanıyla beraber

hareket ederek ikinci mertebe zorlanmalarını başarılı bir şekilde oluşturmuştur. Deney esnasında eksenel yük

miktarı yakından takip edilmiş, kayıp oluşması durumda hidrolik pompa ile yük dengelemesi yapılmıştır.

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR Deney elemanında yatay yükleme ise çift etkili hidrolik kriko vasıtası ile kiriş aks hizasından yapılmıştır. Krikonun

bir ucu rijit duvara, diğer ucu ise yük hücresine bağlanmış, kullanılan mafsallar aracılığı ile yük deney elemanına

aktarılmıştır. Bu şekilde kriko ve yük hücresinde eksene dik yönde kuvvet oluşması önlenmiştir. Yatay yükü deney

elemanına aktarmak için kiriş uç yüzeylerine rijit plakalar takılmış ve plakalar birbirine iki kenarından kiriş

boyunca uzanan M42 gijonları ile tutturulmuştur. Bu yöntem sayesinde çekme durumunda oluşan kuvvetler,

gijonlar aracılığı ile kirişin karşı ucundaki rijit plakaya iletilmiştir. Böylece hem itme hem çekme durumunda kiriş

boyunca yalnızca basınç gerilmelerinin oluşması sağlanmıştır. Kiriş boyunca uzanan M42 gijonlarına ard germe

verilmemiş, yaklaşık 3 mm boşluklu tutturulmuştur. Böylece kirişe dışardan eksenel yük verilmesinin, dolayısı ile

bu durumun deney davranışını etkileyebilmesinin önüne geçilmiştir (Şekil 3.).

Şekil 3. Deney düzeneği

Deney elemanlarının çeşitli yön ve doğrultudaki deplasmanlarını ölçmek amacıyla on iki adet elektronik

deplasman ölçerden (LVDT), bir adet makaralı ve bir adet lineer potansiyometreden yararlanılmıştır. Bu cihazlar

aracılığıyla alınan deplasman verileri, elektronik veri toplama cihazından geçtikten sonra bilgisayara aktarılmıştır.

3. DENEY SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

Deney sonuçlarının değerlendirilmesi dayanım, süneklik, göreli kat ötelenme oranları, rijitlik ve enerji dönüştürme

ölçütlerine göre değerlendirilmiştir. Analizlerde çoğu zaman deneyde elde edilen yük- yatay ötelenme oranı

grafiklerinin zarf eğrilerine başvurulmuştur (Şekil 4.). Referans elemanlarının eğrileri, duvarları delikli sac

levhalarla güçlendirilmiş deney elemanlarının eğrileri ile karşılaştırılmış ve önerilen yöntemlerin etkinliği

araştırılmıştır.

Tablo 2.’de gösterilmiş olan ortalama dayanım değerleri, ileri ve geri yöndeki çevrimlerde elde edilmiş maksimum

iki yük değerinin aritmetik ortalamasıdır. Göreceli dayanım oranları ise referans elemanı R2 ‘ ye göre

hesaplanmıştır. Kolonlarında eksenel yük bulunan güçlendirilmiş deney elemanlarının R2’ye göre dayanımındaki

artışı en düşük 2,3, en yüksek 3,0 kat olmuştur. Ortalama dayanımlar delikli levha kalınlığı ile birlikte sürekli artan

şekilde olmuştur. 1 mm delikli levha kalınlığına göre 1,5 mm lik levha, dayanımda %14 artış sağlarken; 2 mm lik

levha, ortalama %20 artış sağlamıştır.

Yük Hücresi

Hidrolik Kriko

Manometre

Hidrolik Kriko

Rijit Platform Rulman

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR

(a) (b)

Şekil 4. Referans elemanlar (R1, R2) ile delikli sac levhalarla güçlendirilmiş eksenel yüklü

bulon aralığı 150 mm(a) ve 200mm (b) deney elemanlarının karşılaştırılması

Tablo 2.’de gösterilmiş olan ortalama dayanım değerleri, ileri ve geri yöndeki çevrimlerde elde edilmiş maksimum

iki yük değerinin aritmetik ortalamasıdır. Göreceli dayanım oranları ise referans elemanı R2 ‘ ye göre

hesaplanmıştır. Kolonlarında eksenel yük bulunan güçlendirilmiş deney elemanlarının R2’ye göre dayanımındaki

artışı en düşük 2,3, en yüksek 3,0 kat olmuştur. Ortalama dayanımlar delikli levha kalınlığı ile birlikte sürekli artan

şekilde olmuştur. 1 mm delikli levha kalınlığına göre 1,5 mm lik levha, dayanımda %14 artış sağlarken; 2 mm lik

levha, ortalama %20 artış sağlamıştır.

Tablo 2. Güçlendirilmiş elemanların performans özetleri

Deney

Elemanı Adı

Ortalama

Dayanım

(Puort)

(kN)

R2 ye

Göre

Ortalama

Dayanım

(Puort)

Ortalama

En Yüksek

Ötelenme

Oranı

(d0,85’de)

(%)

R2 ye

Göre

Ötelenme

Oranı

(d0,85’de)

Ortalama

Rijitlik*

(kN/mm)

R2 ye

Göre

Ortalama

Rijitlik*

Dönüştürü

len

Toplam

Enerji

(Joule)

R2 ye

Göre

Dönüştür

ülen

Toplam

Enerji

R1 49 0,4 5,9 3,7 4,5 0,1 15600 0,8

R2 120 1,0 1,6 1,0 42,0 1,0 20100 1,0

S1HY200 280 2,3 6,8 4,2 66,0 1,6 119880 6,0

S1HY150 280 2,3 6,8 4,2 55,5 1,3 115683 5,8

S1.5HY200 320 2,7 6,3 3,9 71,0 1,7 137653 6,8

S1.5HY150 320 2,7 6,9 4,3 83,5 2,0 151786 7,6

S2HY200 321 2,7 6,5 4,1 66,0 1,6 140393 7,0

S2HY150 355 3,0 4,8 3,0 83,5 2,0 142431 7,1

*Ortalama rijitlik yük-yatay ötelenme grafiğinde zarf eğrisinin başlangıç rijitliğini ifade etmektedir.

Zarf eğrilerinde maksimum yükte %15 kaybın yaşandığı noktaya karşılık gelen ötelenme oranı en yüksek ötelenme

oranı olarak alınmıştır. Tablo 2.’de gösterilmiş olan ortalama en yüksek ötelenme oranı değerleri, ileri ve geri

yöndeki çevrimlerde elde edilmiş maksimum iki ötelenme değerinin aritmetik ortalamasıdır. Kolonları eksenel

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR yüklü deney elemanları içerisinde en düşük ötelenme oranları 2mm kalınlığındaki çelik levha ile güçlendirilmiş

S2HY200 ve S2HY150 deney elemanlarına aittir. Bu elemanların deneylerinde rijitleşen duvar, kolon üst uçlarında

yatay doğrultuda kesme hasarı oluşturmuş ve ötelenmeyle birlikte ikinci mertebe momentleri yükte büyük

kayıplara neden olmuştur. Bu nedenle 2 mm lik levha ile güçlendirilen elemanların ötelenme oranı 1 ve 1,5 mm’

lik levha ile güçlendirilmiş elemanlara göre daha düşük olmuştur. Kolonların kesmeye karşı mantolanarak

güçlendirilmesiyle birlikte delikli levhalarla yapılan takviyenin, R2’ye göre, ötelenme oranına sağladığı katkı en

az 3,0 kat olup 4 kattan büyük ötelenme oranlarında bile, dayanımda önemli bir kayıp meydana gelmemiştir.

Betonarme çerçevenin içine tuğla dolgu duvar yapılmasıyla elde edilen referans elemanının (R2) başlangıç rijitliği,

sadece betonarme çerçeveden oluşan referans deney elemanına (R1) göre 10 kat fazla olmuştur. Kolonlarına

eksenel yük uygulanan deney elemanların karşılaştırmasında ise R2 elemanına göre en yüksek başlangıç rijitliği

artışlarına, 1,5 mm kalınlığındaki delikli çelik levhalarla takviye edilen deney elemanlarında (yaklaşık 2 kat)

ulaşılmıştır. Ancak levha kalınlığının biraz daha arttırılarak 2 mm’ye çıkarılması, beklentilerin aksine sistemin

rijitlik artışını beraberinde getirmemiş aynı seviyelerde kaldığını göstermiştir.

Deney elemanlarının enerji dönüştürme kapasiteleri, deneye ait yük-yatay deplasman eğrilerinin her çevrimde

kapatmış olduğu alanların kümülatif olarak toplanmasıyla elde edilmeye çalışılmıştır. Güçlendirilmiş deney

elemanlarının R2’ye göre enerji dönüştürmedeki artışı en düşük 5,8, en yüksek 7,6 kat olmuştur. Delikli levha

kalınlığı ile birlikte enerji dönüştürme de sürekli artan şekilde olmuştur. Şekil 4. ve Tablo 2. incelendiğinde 200

mm bulon aralığına sahip her elemanın dayanım, ötelenme oranı, rijitlik ve enerji dönüştürme değerleri, 150 mm

bulon aralıklı karşılaştırma elemanıyla yaklaşık eşit çıkmıştır.

4. SONUÇLAR

Geliştirilen yeni güçlendirme yöntemi kullanılarak tuğla dolgu duvarlı betonarme binaların kolaylıkla depreme

karşı güçlendirilebileceği, olası göçmelerin önlenerek can ve mal kayıplarının en aza indirilebileceği

düşünülmektedir. Delikli çelik levhalarla güçlendirilmiş elemanlarda, betonarme çerçevenin kolon boy demirleri

kopmadığı sürece dayanımda önemli bir kayıp (%15) olmadan % 7,0’lik ötelenme oranlarına ulaşılabilmiştir.

Üstelik güçlendirilmiş tuğla duvarlarda deney sonuna kadar eleman dayanımını önemli oranda etkileyecek hasar

oluşmamış, delikli çelik levhaların oluşturduğu sargılama etkisiyle bütünlüğünü tamamen korumuş ve stabil

şekilde yerini muhafaza etmiştir. Bu durum ise geliştirilen yöntemin sadece güçlendirme yöntemi değil, aynı

zamanda yapı içinde ve çevresinde bulunanların can güvenliğini önemli ölçüde arttırabilecek bir tedbir olduğunu

göstermiştir.

KAYNAKLAR

Hashemi, A., ve Mosalam, K.M. 2006. “Shake-table experiment on reinforced concrete structure containing masonry infill

wall”, Earthquake Eng Struct Dynam, 35(14), 1827–1852.

Marjani, F. ve Ersoy, U. 2002. “Behavior of Brick Infilled Reinforced Concrete Frames Under Reversed Cyclic Loading”,

ECAS2002 International Symposium on Structural and Earthquake Engineering, ODTU, Ankara, 143-150.

Sevil, T., Baran, M. ve Canbay E. 2010. “Tuğla Dolgu Duvarların B/A Çerçeveli Yapıların Davranışına Etkilerinin

İncelenmesi; Deneysel ve Kuramsal Çalışmalar”, International Journal of Engineering Research and Development, 2(2), 35-

42.