Farklı yöntemlerle güçlendirilmiş betonarme-yığma karma bir yapının yapısal performans ve maliyet analizi
Structural performance and cost analysis of a mixed reinforced concrete-masonry building strengthening with different techniques
Yazar: İLKER ÇİMEN
Danışman: DOÇ. DR. SAVAŞ ERDEM ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ GÜNEŞ
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Deprem davranışı = Earthquake behavior ; Doğrusal olmayan analiz = Nonlinear analysis ; Güçlendirme = Strengthening ; Harç = Mortar ; Yığma yapılar = Masonry buildings

Özet:
Tarihi yapılar, kültür mirasının en önemli eserlerindendir, tarih boyunca kültürü ve gelenekleri günümüze taşımaktadırlar. Konum itibariyle ülkemiz deprem kuşağında yer almaktadır ve geçmişte birçok yıkıcı depremlere sebep olmuştur. Tarihi yapıların çoğu sismik etkiler gözetilerek tasarlanmadığından dolayı genellikle depremler karşısında iyi davranış gösteremezler. Yığma yapılarda düşey yükler, tuğla veya taş yığma duvarlar tarafından taşınmakta fakat yığma duvarlar yatay deprem yüklerine karşı dayanıksızdır. Diğer taraftan yığma binaların yüksek kütlelerinden dolayı, depremlerde büyük kuvvetlere maruz kalmaktadır. Tarihi yığma binaların yapımında tuğla/taş birimlerin arasındaki sürekliliği sağlayan donatılar kullanılmadığından sünek bir davranış gösterememektedir. Salınım etkisi; yığma duvarlarda çatlaklara,  düzlem dışı ayrılmalara, binada kısmi çökmelere veya tamamen yıkılmalara sebep olmaktadır. Kültürel değerimiz olan tarihi yapıların gelecekte de varlıklarının, mimari kimliklerinin korunması ve sürdürülmesi önem arz etmektedir. Kültürel öneme sahip yapılar korunmalı ve savunmasız bir durumda (doğal afetlere karşı) risk altında bırakılmamalıdır. Tarihi yapılarda onarım ve sismik güçlendirmesinde ana ilke yapılacak müdahalenin minimum düzeyde tutulmasıdır, tarihi malzemeler mümkün olan en geniş ölçüde korunmalı, mimari ve yapısal bütünlüğüne saygı göstermeli ve uyumlu olmalıdır. Günümüzde yaygın olarak yığma yapıların güçlendirilmesinde betonarme ile güçlendirme, çelik çerçeve ile güçlendirme yapılmaktadır, fakat bu yöntemler restorasyon ilkelerini olumsuz yönde etkilemektedir. Tekstil donatılı harç (TRM) ile sargılama güçlendirme yöntemi, bu kapsamda daha yenilikçi güçlendirme yöntemleri içinde yer almakta ve harç enjeksiyonu ile güçlendirme yapının özgünlüğünü korumaktadır. Bu çalışmada milli saraylarımızdan biri olan Maslak Kasırları yığma ve betonarme taşıyıcı sisteme sahip bina üzerinden her iki güçlendirme yöntemi uygulaması ele alınmıştır. Binanın sismik analizleri sonlu elemanlar programları olan Midas NFX, Midas Gen, OpenSees ve yardımcı programlar kullanılarak yapılmıştır. Sonlu eleman modelinde yığma duvarları modellemek için solid üç boyutlu elemanlar, kolon ve kirişleri modellemek için ise çubuk elemanlar kullanılmıştır. Yapının mevcut durumu, harç enjeksiyonu ile güçlendirilmiş durumu ve tekstil donatılı harç ile güçlendirilmiş durumu için nonlineer performans analizleri yapılmış ve kesme kuvveti-deplasman grafiği karşılaştırılmıştır. Analizler sonucunda elde edilen verilere göre inceleme konusu bina için yapısal tepkiler, yapısal performans ve güçlendirme yöntemlerinin maliyet analizi her iki yöntem için karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar tarihi yapıların yenilikçi sismik güçlendirme yöntemleriyle uygulama projelerinde faydalı olacaktır.

Abstract:
Historical structures are among the most important artifact of cultural heritage carry the cultures and traditions to throughout history until today. Our country is located on seismic belt by its location and it has caused many destructive earthquakes in the past. Due to most of historical structures are not designed considering with seismic effects in mind, they generally can not show behaving well in earthquake resistant. Vertical loads in masonry structures are carried by thick masonry walls of brick or stone, but they are not resistant to horizontal earthquake loads. On the other hand, due to the high masses of masonry buildings, they are exposed to great forces in earthquakes. In the construction of historical masonry buildings, the reinforcements that provide the continuity between the brick/stone units are not used, so they can not show a ductile behavior. Oscillation effect; it causes cracks in masonry walls, out-of-plane separation, partial collapse or complete collapse of the building. It is important that historical structures, which are our cultural values, conservation and sustainable of the architectural identities in the future. Culturally important structures should be conserved and not be under risk (against natural disasters) in a vulnerable situation. The main principle in the restoration and seismic strengthening of historical structures is to keep the intervention to a minimum, historical materials should be conserved to the widest extent as far as possible, respect their architectural and structural integrity and be compatible. Nowadays, strengthening with adding reinforced concrete elements, strengthening with steel frames are commonly used to in strengthening masonry structures, however these methods affect the restoration principles negatively.  Confinement strengthening with textile-reinforced mortar are among the more innovative strenthening methods and strengthening with grout injection conserve the originality of the structure. In this study, the application of both strengthening methods over the historical masonry and reinforced concrete load bearing system of Maslak Pavilions, which is one of our national palaces, is discussed. The seismic analyzes of the building were performed using on Midas NFX, Midas Gen, OpenSees and utilities, which are finite element programs. In the finite element model, solid three-dimensional elements were used to model masonry walls, and bar elements were used to model columns and beams. Nonlinear performance analyzes were performed analysis for the existing state of the structure, strengthening with grout injection and strengthening with textile reinforced mortar, the shear force-displacement graph was compared each other. According to the datas that obtained as a result of the analyzes, the structural responses, structural performance and cost analysis of the strengthening methods for the building under investigation were compared for both methods. The results obtained will be useful in application projects with innovative seismic strengthening methods.