Finite element modeling of retrofitted masonry walls under diagonal loading = Döner yük altında yağ duvarların sonlu eleman modellemesi

Abstract

Anahtar Kelimeler: Sonlu elemanlar analizi, Yığma Duvar, Mikro Modelleme, Pencere boşluk etkisi, ANSYS. Yığma yapılar Irak'ta ve dünyada uzun yıllardır tercih edilmektedir. Irak ta herhangi bir mühendislik hizmeti verilmeden kırsal alanlarda inşa edilmiş birçok yığma yapı bulunmaktadır. Depremlerden kaynaklanan kayıp ve yıkımların çoğu, bu tür yetersiz yığma yapılarda gerçekleşmiştir. Bu nedenle depremlerden kaynaklanan ölüm ve yıkımları önlemek için yığma yapıların sismik davranışlarının belirlenmesi gerekmektedir. Bu yapıların taşıyıcı sistemi duvar olduğundan, bu tür yapıların yapısal davranışını anlamak için duvarların davranışını öngörmek gerekir. Bu nedenle duvarların davranışını anlamak için birçok deneysel ve sayısal çalışma yapılmıştır. Sayısal araştırmalarda en yaygın olarak kullanılan yöntem sonlu elemanlar yöntemidir. Bu çalışmada modelleme ve sayısal çalışmalar yapılmış ve modellerin doğrulanması için deneysel veriler kullanılmıştır. Deneysel veriler Sakarya Üniversitesi Yapısal Mekanik Laboratuvarı'nda Ahmadzai, E.(2020) tarafından gerçekleştirilmiş olan diyagonal yük etkisi altındaki güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş duvar ünitelerinin davranışının incelendiği "Genişletilmiş çelik levhalarla güçlendirilmiş blok tuğla duvarlarda levha kalınlığının davranış üzerindeki etkisi" başlıklı tez çalışmasından alınmıştır. Sayısal modelin malzeme bilgisi ve kırılma mekaniği bu deneysel çalışmadan alınmıştır. Güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş duvarların diyagonal yük altındaki deneysel mekanik davranışı ANSYS programı ile mikro modelleme tekniği kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal ve deneysel sonuçların kuvvet-yer değiştirme eğrileri birbirlerine yaklaşık olarak elde edilmiştir. Sayısal modellerin doğrulama çalışmasından sonra parametrik bir çalışma yapılmıştır. Bu aşamada yığma duvarlardaki pencere boşluk oranlarının duvar dayanım ve davranışına etkileri incelenmiştir. Pencere boşluk oranı arttıkça duvarın yük taşıma kapasitesinin azaldığı ve genişletilmiş çelik levhalar ile güçlendirmenin de bu düşüşü engellemediği görülmüştür. Boşluk oranındaki %10 luk artışın tüm duvar modellerinin diyagonal yük taşıma kapasitesinde ortalama %18 lik düşüş oluşturduğu gözlenmiştir.

Keywords: Finite element analysis, Masonry units, Micro modelling, Wall window gap effect, ANSYS. Masonry structures have long been popular in Iraq and around the world. Many masonry structures in our country are built in rural areas with no engineering services. The majority of the earthquake-related losses and demolitions were caused by insufficient masonry structures. As a result, determining the seismic behaviour of masonry structures is critical to preventing earthquake-related deaths and destructions. Because the structural system of these structures is made up of walls, it is necessary to anticipate the behaviour of the walls to comprehend the structural behaviour of such facilities. As a result, many experimental and numerical studies have been conducted to better understand the behaviour of walls. The finite element method is the most commonly used in numerical investigations. In this study, we have conducted a numerical study and used the experimental data for verification of the models. The experimental studies have been conducted previously in the Sakarya University Structural Mechanics Laboratory by Ahmadzai, E. (2020). In the experimental tests, diagonal compression tests were used to determine the behavior of wall units under the effect of diagonal load. Material information and fracture mechanics of the numerical model were taken from these experimental studies. The experimental mechanical behavior of the unreinforced and reinforced walls under diagonal load was investigated numerically by using the micro modelling technique. The force-displacement curves of the numerical and experimental results were obtained as approximately consistent with each other. After the verification study of the numerical models, a parametrical study was conducted. Wall window gap ratios in the masonry walls and expanded steel sheet thickness were investigated. According to the results, as the wall window gap increase, the strength of the wall decreases. In addition, the strength values increased with the increase in the thickness of the expanded steel sheet.