Determination of the Shear Wall Efficiency in Reinforced Concrete Buildings

Abstract

Various recommendations have been proposed regarding the ratio of shear walls to floor area to be used in case of strengthening of reinforced concrete buildings. Since the researchers proposed global ratios, the relationship of these proportions to the number and/or location of shear walls were not considered. For example, when it is stated that a life safety performance level will be achieved by using a 1% shear wall, it is unclear that how many pieces this 1% shear wall can be divided into and at what location in the plan these divided shear walls can be more effective. Because of these uncertainties, engineers often place shear walls by trial and error. In this study, shear walls designed in different numbers and thicknesses were placed in different areas in the plan in order to determine the effectiveness of shear walls to be used in case of strengthening of reinforced concrete buildings. As a result of the analysis, it was determined that keeping the shear wall area the same but dividing and placing them in appropriate locations in the plan decreases the shear force and moment effectiveness of the shear walls. Besides, since the length of the shear wall reduces when it is divided, the global stiffness of the building decreases and ultimately the displacements and periods increase. Shear wall efficiency decreases with increasing number of stories. Placing shear walls near the center of the building increases their shear force carrying efficiency but reduces the roof displacements and fundamental periods. However, when the shear walls are placed at the exterior grids, it is possible to increase their moment carrying efficiency.

Özet

Betonarme binaların güçlendirilmesi durumunda kullanılacak perde duvarların kat alanına oranı ile ilgili olarak çeşitli öneriler geliştirilmiştir. Önerilen oranlar global anlamda olup bu oranların perde duvarlar sayısı ve/veya konumu ile ilişkisi üzerinde durulmamıştır. Örneğin %1 oranında perde duvar kullanılması ile kontrollü hasar performans seviyesinin sağlanacağı belirtildiğinde, bu %1’lik perde duvarın en fazla kaç parçaya bölünebileceği, bölünen bu perde duvarların planın hangi noktasında daha etkin olabileceği hususu belirsizdir. Bu belirsizlikler sebebi ile mühendisler çoğunlukla deneme yanılma yöntemi ile perde duvarları yerleştirmektedir. Bu çalışmada betonarme binaların güçlendirilmesi durumunda kullanılacak perde duvarların etkinliğini belirlemek amacı ile farklı sayı ve kalınlıkta tasarlanmış perde duvarlar, planda farkı alanlara yerleştirilmiştir. Yapılan analizler neticesinde aynı alana sahip perde duvarların parçalara ayrılarak binaya yerleştirilmesinin perde duvar kesme kuvveti ve moment etkinliğini azalttığı, perde duvar boyunun kısalması neticesinde binanın global rijitliğinin azaldığı ve nihayetinde deplasmanlar ile periyotların arttığı, belirlenmiştir. Perde duvarların etkinlikleri kat sayısı arttıkça azalmaktadır. Perde duvarların bina merkezine yakın yerleştirilmeleri ile kesme kuvveti etkinlikleri artırılmakta, göreli kat ötelemeleri ve yapı periyodu düşmektedir. Dış akslara perde duvar yerleştirilmesi ile de perde duvarların moment etkinlikleri artırılabilmektedir.