Hafif ahşap karkaslı bir binanın kapasite tasarımı (Süneklik sınıfı DCM)

Bu çalışma, Sünelik sınıfı DCM’de hafif ahşap karkaslı bir binanın kapasite tasarımına yönelik prosedürü göstermektedir. Ayrıca bir vaka çalışmasına pratik bir uygulama sunmaktadır: TimberTech Buildings yazılımı kullanılarak iki katlı bir yapı tasarlanmıştır ve hesaplama raporu tamamen yeniden üretilmiştir.

Dağıtıcı yapısal davranış

Depreme dayanıklı ahşap binalar şunlardan biri dikkate alınarak tasarlanmalıdır:

dağıtıcı yapısal davranış;
düşük dağıtıcı yapısal davranış.

İlk konseptte, yapının parçalarının (dağıtıcı bölgeler) elastik aralıklarının dışındaki deprem etkilerine direnme kabiliyeti dikkate alınır. Dağıtıcı bölgeler, derzlerde ve bağlantılarda yer alırken, ahşap elemanların kendilerinin elastik davrandığı kabul edilir.

İkinci konseptte, etki etkileri, doğrusal olmayan malzeme davranışı dikkate alınmadan elastik bir küresel analiz temelinde hesaplanır.

Süneklik sınıfları ve aşırı mukavemet faktörü

Sismik etkiler altında sünek davranışlarına ve enerji dağıtma kapasitelerine bağlı olarak, binalar aşağıdaki üç süneklik sınıfından birine atanmalıdır:

DCH, yüksek enerji dağıtma kapasitesi;
DCM, orta enerji dağıtma kapasitesi;
DCL, düşük enerji dağıtma kapasitesi.

DCH ve DCM’de Avrupa standardı (UNI EN 1998-1 §8.1.3) kapasite tasarım prosedürünün kullanılmasını gerektirir.

Kapasite tasarımının amacı dağıtıcı yapıya sünek bir davranış sağlamaktır ve şu şekilde çalışır:

Hem yerel hem de küresel elemanları ve mekanizmaları sünek ve kırılgan olarak ayırır;
Yerel kırılgan kopmaları ve küresel kırılgan veya kararsız mekanizmaların aktivasyonunu önlemeyi amaçlar;
Bu amaçla belirlenen ve tasarlanan sünek elemanların alanlarındaki enerji dağılımlarını histerezis yoluyla tespit etmeyi amaçlar. Yapının doğru davranışını sağlamak için, yerel/küresel kırılgan elemanların/mekanizmaların sismik direnci, sünek elemanların/mekanizmalarınkinden daha büyük olacak şekilde tasarlanmalıdır.

Bu eşitsizliğe hem yerel hem de küresel olarak uyumu sağlamak için, sünek elemanların/mekanizmaların mukavemeti, “aşırı mukavemet faktörü” olarak bilinen uygun bir katsayı γRd vasıtasıyla artırılır; bu artan kapasiteden başlayarak, kırılgan elemanların/mekanizmaların kapasitesi boyutlandırılır. Bu katsayı, süneklik sınıfı DCM için 1,3 ve süneklik sınıfı DCH için 1,6 olarak tanımlanır.

Kapasite tasarım kriterleri ile değerlendirilen mukavemet talebinin, dağıtıcı olmayan yapısal davranış için değerlendirilen mukavemet talebini aşmadığı varsayılabilir.

Dağıtıcı bölgeler ve dağıtıcı olmayan bölgeler

DCM süneklik sınıfında hafif bir ahşap çerçeve binayı ele aldığımızda dağıtıcı bölgeler şunlardan oluşur:

çerçeve ve kaplama levhaları arasındaki mekanik bağlantı;
gerilim bağlantısının sünek elemanları (örneğin çivi);
kesme bağlantısının sünek elemanları (örneğin çivi).
Yıpratıcı olmayan bölgeler ise şunlarla temsil edilir:

kaplama levhaları;
gerilim bağlantısının kırılgan elemanları (örneğin beton ankrajlar);
kesme bağlantısının kırılgan elemanları (örneğin beton ankrajlar);
ahşap elemanlar.