A relatively simple finite element modeling approach–referred to as the Fixed-Strut-Angle Finite Element (FSAFE) Model–is proposed in this thesis for simulating the hysteretic lateral load behavior of reinforced concrete (RC) structural walls with both flexural and shear controlled responses. The behavioral characteristics of the constitutive panel elements incorporated in the model formulation are based on a fixed-crack-angle modeling methodology. Improvements are made on the constitutive panel model formulation, with the implementation of simple behavioral models for shear-aggregate-interlock in concrete and dowel action on reinforcing bars. Model response predictions were first compared with experimentally-measured global and local responses of wall specimens with varying behavioral characteristics; including relatively slender (shear span-to-depth ratios between 2.3 and 3.0) flexure-controlled walls with rectangular and T-shaped cross-sections, as well as medium-rise walls (shear span-to-depth ratios between 1.5 and 2.0) with coupled shear-flexural responses. The FSAFE model formulation was further refined for improved simulation of walls with shear-controlled responses, with modifications made on the hysteresis rules of the shear aggregate interlock and dowel action models, as well as by incorporating cyclic degradation parameters in their constitutive formulation. The FSAFE model formulation was also modified for consideration of strain penetration effect within the wall foundation, and for limiting the strain localization effect. The improved model was validated against tests on RC squat wall specimens (shear span-to-depth ratios between 0.44 and 1.15) with shear-dominant responses, incorporating a variety of behavioral characteristics at global and local response levels. The proposed FSAFE model is shown to be a relatively simple yet accurate and reliable modeling approach for simulating nonlinear wall behavior, which can be used towards improvement of performance-based seismic design and assessment of methods for building structures incorporating RC walls.

Bu tezde, eğilme ve kayma kontrollü eylem gösteren betonarme perde duvarların çevrimsel yükleme koşulları altında davranış modellemesi için Sabit Payanda Açılı Sonlu Elemanlar (FSAFE) metodu olarak adlandırılan görece basit bir sonlu eleman yöntemi önerilmektedir. Analitik modeli oluşturan panel elemanlarının davranışı için sabit çatlak yönlü modelleme yaklaşımı benimsenmiştir. Panel model formülasyonu, çatlaklarda agrega kenetlenmesi ve donatıda kama etkisi mekanizmaları basit davranış modelleriyle temsil edilerek geliştirilmiştir. Analitik model öncelikli olarak farklı davranış karakteristiklerine sahip eğilme kontrollü davranış gösteren görece narin (kesme açıklığı 2.3 ile 3.0 arasında) dikdörtgen ve T-şeklinde kesitli ve kesme-eğilme etkileşimi gösteren orta narinlikte (kesme açıklığı 1.5 ile 2.0 arasında) perde duvar numunelerinin deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonrasında, baskın olarak kesme etkileri altında davranış gösteren perde duvarların daha kapsamlı bir biçimde modellemesine yönelik olarak FSAFE model formülasyonu üzerinde geliştirmeler yapılmış, bu kapsamda agrega kenetlenmesi ve kama etkisini temsil eden davranış modellerinin çevrimsel çalışma prensipleri, çevrimsel azalma bağıntıları da dikkate alınarak iyileştirilmiştir. Model formülasyonu ayrıca duvar temelinde gözlemlenen gerinim penetrasyonu etkisini dikkate almak ve şekil değiştirme lokalizasyonu etkilerini en aza indirmek için geliştirilmiştir. Geliştirilen analitik model birçok karakteristik özelliği kapsayan kesme baskın davranış gösteren betonarme bodur (kesme açıklığı 0.44 ile 1.15 arasında) perde duvar deneyleri ile doğrulanmıştır. Bu tez çalışması kapsamında geliştirilmiş olan FSAFE modelinin, betonarme perde duvarlar içeren yapılar için performansa dayalı tasarım ve değerlendirilmesi yöntemlerinin geliştirilmesi kapsamında, perdelerin doğrusal olmayan davranışlarının modellenmesi amacıyla kullanılabilecek görece basit ancak güvenilir ve doğruluk payı yüksek bir modelleme yaklaşımı olduğu düşünülmektedir.