Donatısız yığma duvarların doğrusal olmayan analizi
Nonlinear analysis of unreinforced masonry walls
Yazar: MUHAMMED BUĞRA CIPLAK
Danışman: PROF. DR. BİLGE DORAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Özellikle inşa tarzı açısından diğer yapılara nazaran daha az maliyet ve mühendislik hizmeti gerektiren yığma yapılar harçla birleştirilen yığma birimlerden oluşurlar. Sürekli bir ortam oluşturmadıklarından ve düşey-yatay yükler altındaki davranışları karmaşık olduğundan, sayısal modelleme bahsi yapı mühendisliğinin önemli itilaf konuları arasındadır. Yığma duvarların sayısal modelleme teknikleri ile ilgili yapılan çalışmalarda son yıllarda önemli derecede bir artış olduğu gözlemlenmektedir. Bu çalışmalar sonucunda yığma duvarların düzlem içi davranışının modellenmesi hususunda birçok sayısal modelleme tekniği geliştirilmiş olsa da bu konu üzerinde kapsamlı çalışmalar halen devam etmektedir. Yığma yapılar taş, tuğla gibi esas taşıyıcı malzemelerle birlikte bu malzemeler arasındaki bağlantıyı ve yük aktarımını sağlayan harç malzemesinden oluşmaktadır. Yığma duvarı oluşturan bu malzemeler birbirlerinden oldukça farklı mekanik özelliklere sahiptirler ve farklı özelliklerdeki bu malzemeler modellenmek istendiğinde kapsamlı bir bünyesel model kullanılması gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Yığma duvarı oluşturan malzemelerin davranışını yansıtabilmek adına sıklıkla tercih edilen bünyesel modellerden birisi de elastoplastik hasar modeli olan CDP (Concrete Damage Plasticity) bünye modelidir. Bu malzeme modeli için gerekli plastik parametrelerin en optimum şekilde belirlenmesi çok önemli bir konudur.
Bu çalışmada yığma duvarların CDP bünye modeline ve gerekli malzeme parametreleri dikkate alınarak makro düzeyde doğrusal olmayan sonlu eleman analizlerine ağırlık verilmiştir. Bu doğrultuda, literatürde kabul görmüş bir deneysel çalışmaya ait yığma duvarın bir dizi doğrusal olmayan sonlu eleman analizleri gerçekleştirilmiştir. CDP bünye modeli için genleşme açısı ve viskozite parametrelerin duyarlılığı üzerine detaylı analizler ABAQUS programı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmanın esas amacı, CDP malzeme modelindeki genleşme açısı ve viskozite parametrelerinin yığma duvarın düzlem içi yatay yük-yer değiştirme ilişkisine olan etkisinin araştırılması ve parametrelerin yığma duvar davranışını temsil edecek şekilde belirlenmesidir. Elde edilen sonuçlar, genleşme açısı ve viskozite parametrelerinin yığma duvarların düzlem içi davranışını önemli ölçüde etkilediği belirlenmiştir.

Abstract:
Masonry structures are constructed of masonry units which have advantage of low cost and easy constructions. Since they are not homogeneous continuum and the behaviour under shear-compression are very complex, numerical modeling of masonry is one of the most challenging issue of structural engineering. In recent years, it has been observed that there has been significant increase for the studies of numerical modeling techniques of masonry walls. As a result of these studies, while the several numerical modelling techniques was developed for the in plane behaviour of masonry walls, detailed ongoing research on this issue is still continue. Masonry walls consist of main structural materials such as stones, bricks and mortar that provides the connection and load transfer between structural materials. These constituent materials of masonry walls have rather different mechanical properties from each other and when trying to modeling of these materials, it occurs necessary to use a comprehensive constitutive model. To reflect the behaviour of these constituent materials, Concrete Damage Plasticity (CDP) constitutive model is one of the most preferred constitutive model. It is important that the determine optimum values for plastic parameters of CDP model.
This paper is focused on nonlinear finite element (NLFE) modeling of masonry shear walls at a macro-level taking the material parameters of CDP. For this purpose, a comprehensive nonlinear finite element analyses (NLFEA) of masonry walls subjected to a combination of vertical and horizontal forces has been achieved. The validity of the model is determined by comparing with experimental results from past studies. Detailed sensitivity analysis on the dilation angle and viscosity parameter for CDP model has been performed using ABAQUS software. The main purpose of this study is to investigate the role of parameters in CDP constitutive model and to calibrate the lateral load-displacement response of model, effects of different values of the dilation angle and the viscosity parameter are detailed. Obtained results show that the proper choice of values of dilation angle and viscosity parameter are significantly important when using CDP model for modeling purposes.