Yığma yapıların deprem davranışının analitik ve deneysel olarak belirlenmesi
Determination of earthquake behaviour of masonry building via analytical and experimental study
Yazar: OKTAY MUSA KAYIRGA
Danışman: PROF. DR. FATİH ALTUN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yığma yapılar, doğal veya yapay duvar malzemelerinin bağlayıcı bir harç ile birleştirilmesi ile oluşturulan taşıyıcı sistemlerle yatay ve düşey yük taşıyan yapılardır. Belli oranda doğrusal olmayan davranış gösterse de, depreme dayanımı açısından istenilen sünek davranıştan yoksun olan yığma yapılar deprem gibi doğal afetler karşısında ya ağır hasar görmekte ya da yıkılarak can ve mal kaybına sebep olmaktadır. Yüzölçümünün büyük bir bölümü deprem kuşağında yer alan ve yapı stoğunun önemli bir oranı yığma yapı olan Ülkemizde, yığma yapıların deprem davranışının bilinmesi, can ve mal kaybını azaltma yolunda önemli sayılabilecek adımlar atılmasına yardımcı olacaktır.,
Bu amaçla, malzeme özellikleri ve yapı davranışlarının incelemesi için iki aşamalı deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Malzeme deneylerinde harç, blok ve duvar parçası deneyleri yapılmıştır. Yapı deneyleri kapsamında ise 3x3x3 m boyutlarında, tek katlı, tek açıklıklı, 1/1 ölçekli, farklı duvar boşluklarına sahip üç adet yığma yapı modeli tersinir yatay yük etkisine tabi tutulmuştur. Deneysel çalışmaların her bir döngüsünde, uygulanan yük ile deplasman değerleri bilgisayar vasıtasıyla kayıt altına alınmış; yapıda meydana gelen hasar durumu gözlemlenerek yapı üzerinde işaretlenmiştir. 
Analitik çalışmalar kapsamında, deneysel çalışmalarda olduğu gibi, malzeme ve yapı analizi olmak üzere iki aşamalı çalışma yürütülmüştür. Malzeme analizlerinde, deneysel çalışmaları yapılan harç, blok, duvar parçası; yapı analizleri aşamasında ise, üç farklı yığma yapı planı sonlu elemanlar yönteminin kullanıldığı farklı model ve programlar vasıtasıyla analiz edilmiştir. 

Tez çalışması kapsamında, kullanılan malzemelerin analitik çalışmalar için de gerekli olan mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiş, yapıştırıcı harç basınç dayanımı 4,80 MPa, duvar malzemesi basınç dayanımı 5,61 MPa; duvar parçası basınç dayanımı 3,53 MPa, diyagonal basınç dayanımı 0,17 MPa, elastisite modülü 1200 MPa olarak bulunmuştur. Elde edilen sonuçlar literatür ve yönetmelikler kapsamında değerlendirilmiştir.  Bu malzemeler ile oluşturulan farklı boşluk oranlarına sahip yığma yapı modelleri yatay yük etkisi altında deneysel olarak incelenmiştir. Yapılan deneylerde yapıların maksimum yükün %77'sine kadar doğrusal davranış gösterdiği, maksimum yükün %88 oranında hasar oluşumlarının başladığı ve yapının doğrusal davranıştan uzaklaştığı, maksimum yük sonrası açılan-kapanan çatlaklarla göçme öncesi konuma ulaştığı görülmüştür. Yapı davranışı, hasar gelişimi ve hasar kriterleri yığma yapı davranışı açısından değerlendirilmiştir. Analiz çalışmalarında makro modelleme tekniği kullanılmıştır. Yapılan analizlerde yığma yapının doğrusal olmayan davranışı için farklı yaklaşımlar sunulmuştur. Deneysel ve analitik çalışmalarda elde edilen veriler yığma yapıların deprem davranışı açısından değerlendirilmiş ve öneriler sunulmuştur. 
Anahtar Kelimeler: Yığma yapı, deprem davranışı, tersinir yük, makro modelleme, eşdeğer çubuk yöntemi

Abstract:
Masonry buildings are structures that bears vertical and horizontal load via loads bearing walls constructed with natural or manufactured blocks and adhesive mortar. Yet, masonry buildings are devoid of the ductile behavior required for earthquake-resistant design. As a result of seismic event either severe damage or total collapse occurs on masonry buildings leading to loss of life and damage to property. Thus, knowledge of masonry building behavior under the influence of earthquake load is very important for our country in which mostly located on earthquake zones and most of the building stock is masonry.
For this purpose, on experimental study was performed in two stages. In the first stage, materials were subjected to compressive load to determine mechanical properties. For building behavior, 3x3x3 m sized, having one bay and one storey, full-scale (1:1) three masonry buildings having different openings were subjected to cyclic load effects. In each cycle, load and displacement values were recorded by computer setup, and damages occurred under the influence of cyclic loading were marked on the building.
Analytical study were carried on in two stage as being in the experimental study. Materials and three different building models were analyzed using finite element method by means of different prefessional software package programs. At the first stage, adhesive mortar, masonry unit and wall-piece were analyzed by shell and solid elements. After this stage, three building model were analyzed under the lateral load effect. 
 
In this study, mechanical property of masonry materials used were investigated experimentally. The compressive strenght of materials were determined as 4,80 MPa, 5,61 MPa and 3,53 MPa for adhessive mortar, masonry unit andwall-piece respectively.  The diagonal compressive strenght of wall-piece was determined 0,173 MPa and modulus of elasticity was determined 1200 Mpa. The results were evaluated according to literature and code.  Masonry building model having different openings were investigated experimentally under the cyclic load effect. It is observed that, until the 77% of maximum load, behavior of building were linear. About 88% of maximum load, nonlinear behavior was observed. The results obtained from experimental study were evaluated in terms of behavior of building, crack propagation and damage criteria. Macro modelling technique was used in numerical studies. The modeling technique used, different approaches were proposed for nonlinear behavior of masonry building. At the end of the study, the results obtained from analyticial and experimental study were evaulated in terms of eartquake behavior and suggestion were presented.
Keywords: Masonry building, earthquake behavior, cyclic loading, macro-modeling, equvailent frame model