Çatlaklı betonarme kolon ve perde duvarların yatay yerdeğiştirme rijitliklerinin belirlenmesi / Determination of the lateral stiffness of cracked reinforced concrete columns and shear walls

Abstract

Kolonlar ve perde duvarlar betonarme binaların en önemli yük taşıyıcı elemanlarıdır. Bu yapısal elemanlar binalara etkiyen düşey ve yatay yükleri taşıyarak temele iletirler. Deprem ve rüzgar yüklerinin taşınmasında bu elemanların yatay yerdeğiştirme rijitlikleri son derece önemlidir. Bir kolon veya perde duvarın yatay yerdeğiştirme rijitliği başlıca onun malzeme ve kesit özelliklerine, uzunluğuna ve uç şartlarına bağlıdır. Bu parametrelerin yanında çatlakların mevcudiyeti de elemanların rijitliğini etkiler. Bu çalışmada bir veya daha fazla çatlağı olan betonarme kolon ve perde duvarların yatay yerdeğiştirme rijitlikleri analitik olarak araştırılmaktadır. Bu tez çalışması 5 bölümden oluşmaktadır. 1. bölümde çalışmanın amacı belirtilmekte, 2. bölümde konu ile ilgili diğer çalışmalar gözden geçirilmektedir. Materyal ve Yöntem 3. bölümde ele alınmaktadır. Çalışmanın esasını oluşturan 4. bölümde, çeşitli uç şartlarına sahip çatlaklı kolonların yatay yerdeğiştirme rijitliği ifadeleri elde edilmekte ve sayısal örnekler yapılmaktadır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar son bölümde verilmektedir. Sayısal örnekler, bir çatlağın yatay rijitlik üzerindeki etkilerinin onun derinlik ve konumuna ve ayrıca kolonun uç şartlarına bağlı olduğunu göstermektedir. Beklenildiği gibi yatay rijitlik artan çatlak derinliği ile belirgin olarak azalmaktadır. Sabit bir çatlak derinliği için, en büyük eğilme momentinin olduğu kesitte yer alan bir çatlak, yatay rijitlikte en büyük düşmeye yol açmaktadır. Buna karşılık, çatlak eğer momentin sıfır olduğu kesitte yer alıyorsa, yatay rijitlik üzerinde etkisi olmamaktadır. Bu çalışma, çatlakların mevcudiyetinin kolon ve perde duvarların yatay yerdeğiştirme rijitliklerini belirgin olarak etkilediğini göz önüne sermiştir. Columns and shear walls are the most important load carrying elements of reinforced concrete buildings. They carry vertical and lateral loads acting to the buildings and transmit them to the foundation. Lateral stiffness values of these elements are extremely important, in carrying of earthquake and wind forces. Lateral stiffness of a column or shear wall depends primarily on its material and section properties, its length and boundary conditions. Besides these parameters, the presence of cracks also effects the lateral stiffness of the members. In this study, the lateral stiffness of reinforced concrete columns and shear walls with a single crack or multiple cracks is investigated analytically. This study consists of five chapters. In the first chapter the objective of the study is stated, and in the second chapter the other studies concerning the subject are reviewed. The material and method is dealth with in the third chapter. In the fourth chapter which forms the main part of the study, the lateral stiffness expressions of cracked columns with various end conditions are obtained, and numerical examples are presented. The conclusions obtained from the study are given in the last chapter. Numerical examples show that the effects of a crack on the lateral stiffness of a column depend on its depth and the location, and on the end conditions of the column. As expected, the lateral stiffness decreases substantially as the crack depth increases. For a constant crack depth, a crack located in the section of maximum bending moment causes the largest decrease in the lateral stiffness. Whereas, if the crack is located just in the moment-zero section, it has no effect on the stiffness. The study showed that the presence of cracks effect conspicuously the lateral stiffness values of reinforced concrete columns and shear walls.