Bims duvar elemanları için üç noktalı kesme deneyinin sayısal modeli

Abstract

Yığma yapılar çok uzun yıllardır ülkemizde ve dünyada tercih edilen bir yapı türüdür. Ülkemizde özellikle kırsal bölgelerde hiçbir mühendislik hizmeti alınmadan inşaa edilmiş olan çok sayıda yığma yapı bulunmaktadır. Yaşanmış olan depremler sonucundaki kayıp ve yıkımların çoğu bu tür yetersiz yığma yapılardan kaynaklanmaktadır. Bunun yanı sıra ülkemizde birçok önemli tarihi yığma yapı da bulunmaktadır. Bu nedenle yaşanan depremler sonucunda oluşan ölüm ve yıkımların önüne geçebilmek ve önemli tarihi yapıları korumak için yığma yapıların sismik davranışının tespit edilmesi gerekmektedir. Söz konusu yapıların taşıyıcı sistemi duvarlar olduğundan, bu tür yapıların yapısal davranışının anlaşılabilmesi için duvarların davranışını öngörmek gerekmektedir. Bu nedenle duvarların davranışının anlaşılabilmesi için birçok deneysel ve nümerik çalışma yapılmıştır. Nümerik çalışmalarda en çok kullanılan sayısal analiz yöntemi sonlu elemanlar yöntemidir. Bu çalışmada iki eksenli çevrimsel yük etkisi altındaki bims duvar elemanlarının mekanik davranışının belirlenmesinde kullanılan üç noktalı kesme testi deneylerine karşı gelen sonlu elemanlar yöntemine dayalı bir matematik model geliştirilmiştir. Önerilen sayısal modele ait malzeme bilgileri ve kırılma mekaniği daha önceden Karlsruhe Institute of Technology (KIT)-Yapı Mekaniği Laboratuvarı' nda yapılmış olan deneylerin sonuçlarıyla kalibre edilmiştir. Söz konusu sayısal model mikro modelleme tekniği kullanılarak ANSYS paket programında tasarlanıp analizi gerçekleştirilmiştir. Beyaz çimento ve doğal su kireci esaslı sıva ve genleştirilmiş cam kürecik esaslı sıva gibi farklı yapı malzemelerinin mekanik özelliklerinin belirlenebilmesi için basınç ve eğilme deneyleri yapılmıştır. Bu özel yapıştırma sıvaları kullanılarak üretilen üçlü bims duvar numunelerinin harç ara yüzeyinin kayma davranışı, dayanım performansı, süneklik kapasitesi geleneksel harç kullanılan numunelerle karşılaştırılarak incelenmiştir. Deneylerin ve matematik modelin kuvvet-yer değiştirme eğrileri idealleştirilerek süneklik katsayıları hesaplanmıştır. Geliştirilen nümerik model ile referans deneylerinin kuvvet-yer değiştirme eğrilerinin bir uyum içerisinde olduğu gözlenmiş olup sünelik kapasitesi değerleri çok yakın çıkmıştır. Kullanılan özel harçlar, duvar biriminin kayma dayanımını önemli ölçüde değiştirmiştir. Ancak hesaplanan enerji yutabilme kapasiteleri benzer çıkmıştır.

Masonry structures have been preferred for many years in our country and the world. There are many masonry structures built in rural areas without any engineering services in our country. Most of the losses and demolitions resulting from the earthquakes caused due to such insufficient masonry structures. In addition, there are many important historical masonry structures in our country. Therefore, it is necessary to determine the seismic behavior of the masonry structures in order to prevent deaths and demolitions resulting from earthquakes and to preserve important historical buildings. Since the structural system of these structures is walls, it is necessary to foresee the behavior of the walls in order to understand the structural behavior of such structures. For this reason, many experimental and numerical studies have been done to understand the behavior of walls. The most commonly used method in numerical investigations is the finite element method. In this study, a mathematical model was developed based on the corresponding finite element method of triplet shear test experiments used to determine the behavior of wall units under the effect of horizontal and vertical load. Material information and fracture mechanics of the numerical model were previously calibrated with the results of tests in the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) structural mechanics laboratories. In this model, the mechanical behavior of the pumice block/mortar interface under the effect of shear load was investigated numerically by using micro modeling technique. Compression and bending tests were performed to determine the mechanical properties of different building materials such as white cement and natural water lime based plaster and expanded glass granular based plaster. The shear behavior, strength and ductility capacity of the mortar interface of the triple pumice wall units produced by using special plasters were compared with the wall units using traditional mortar. Force-displacement curves of experiments and mathematical model were idealized and ductility coefficients were calculated.The force-displacement curves of the numerical model and experimrnts were consistent with each other. Calculated ductility capacity values are very close. The special mortars used have significantly changed the shear strength of the wall unit. However, the ductility capacities of traditional mortars and special mortars were similar.