Donatısız Yığma Duvarların Düzlem içi Davranışlarının Nümerik Olarak İncelenmesi


Kömürcü S., Gedikli A.

ULUSLARARASI KATILIMLI 6. TARİHİ YAPILARIN KORUNMASI VE GÜÇLENDİRİLMESİ SEMPOZYUMU, Trabzon, Turkey, 2 - 04 November 2017, pp.279-288

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: Trabzon
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.279-288

Abstract

Masonry structures are one of the oldest structures of the history and there are many masonry structures in the world as historical monuments which was built using masonry construction technique. It is a significant requirement to model and analyze masonry structures to strength the historical structures as well as to build durable and modern structures. Engineers and architects have worked to determine the effects of tension, pressure and shear on the masonry walls and have developed models to design masonry walls throughout the history. In this study, the nonlinear behavior of the masonry walls under in-plane loads is numerically modeled and analyzed. The composite structure of the masonry walls is modeled as a monolithic structure using the homogenization method. In this modeling technique, the masonry units that forms the masonry wall and the mortar that connects the masonry units and mortar are transformed to a single material and modeled as a homogeneous material. To obtain the material parameters used in the models, an elemental wall part repeating itself periodically is used. Unreinforcedmasonry wall without openingand unreinforced masonry wall with an opening were modelled and the nonlinear behaviors of the walls were numerically analyzed. The distributions of strains and stresses are determined on the masonry walls. Next, the damages caused by the in-plane loads on the masonry wall without opening and the masonry wall with an opening were investigated step by step. At this point, fracture mechanisms that would occur in the masonry walls were obtained. The horizontal support reaction-horizontal displacement diagrams of the walls are obtained and the nonlinear behaviors of the masonry walls under the influence of the in-plane loads are explained because of the analyzes. The obtained results were compared with the experimental work in the literature and it was observed that the results obtained in the numerical study are in compatible with the results obtained in the experimental study.

Yığma yapılar insanlık tarihinin en eski yapıları arasında olup dünya üzerinde yığma yapım tekniği kullanılarak inşa edilmiş tarihi eser niteliğinde birçok yapı bulunmaktadır. Tarihi yığma yapıları güçlendirmek, aynı zamanda dayanıklı ve modern yığma yapılar inşa etmek için bu yapıların modellenmeleri ve analiz edilmeleri önemli bir gereksinimdir. Tarih boyunca mühendisler ve mimarlar yığma duvarlarda oluşan çekme, basınç ve kayma etkilerini belirlemek için çalışmalar yapmış ve yığma duvarları tasarlamak için modeller ortaya koymuşlardır. Bu çalışmada, yığma duvarların düzlem içi yükler etkisi altındaki doğrusal olmayan davranışları numerik olarak modellenmiş ve analiz edilmiştir. Yığma duvarların kompozit yapısı homojenleştirme yöntemi kullanılarak monolitik bir yapı şeklinde modellenmiştir. Bu modelleme tekniğinde, yığma duvarı oluşturan yığma birimler ve yığma birimleri birbirlerine bağlayan harç tek bir malzemeye indirgenerek modellenir. Modellerde kullanılan malzeme parametrelerini elde etmek amacıyla periyodik olarak kendisini tekrar eden elemanter duvar parçasından yararlanılmıştır. Donatısız boşluksuz ve donatısız boşluklu yığma duvarlar modellenerek düzlem içi doğrusal olmayan davranışları numerik olarak analiz edilmiştir. Yığma duvarlarda meydana gelen şekil değiştirmelerin ve gerilmelerin duvarlar üzerindeki dağılımları belirlenmiştir. Sonrasında, boşluksuz ve boşluklu yığma duvarlarda düzlem içi yükler etkisi altında oluşan hasarlar aşama aşama incelenmiştir. Bu sayede, yığma duvarların düzlem içi yükler etkisi altındaki kırılma mekanizmaları elde edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, duvarların yatay mesnet tepkisi-yatay yer değiştirme diyagramları elde edilerek yığma duvarların düzlem içi yükler etkisi altındaki doğrusal olmayan davranışları açıklanmıştır. Elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel çalışmayla karşılaştırılmış ve numerik çalışmada elde edilen sonuçların deneysel çalışmadaki sonuçlar ile uyum içinde olduğu gözlenmiştir.