Donatısız yığma duvarların makro modelleme yaklaşımı ile doğrusal olmayan analizi
Nonlinear analysis of unreinforced masonry walls using macro modeling approach
Yazar: EDIN NURKOVIC
Danışman: PROF. DR. BİLGE DORAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Boşluk oranı = Void ratio ; Duvarlar = Walls ; Elastoplastik = Elastoplastic ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis ; Yığma yapılar = Masonry buildings

Özet:
Basitliği, dayanıklılığı, düşük maliyeti ve diğer özellikleri nedeniyle yığma, eski çağlardan beri en çok kullanılan yapı malzemelerinden biri olmuştur. Türkiye gibi yüksek sismik bölgelerde bile yığma yapılar günümüzde de sıkça inşa edilmektedir. Yığma yapıların düzlem içi yatay yükler altındaki yapısal davranışı çok karmaşık olduğundan, en temel taşıyıcı olan yığma duvarların tasarımı ve sayısal modellemesi oldukça büyük önem kazanmaktadır. Son yıllarda, özellikle doğrusal olmayan problemleri çözebilen bilgisayar programlarının gelişmesiyle birlikte, yığma yapıların davranışı ile ilgili çalışmalarda önemli bir artış olmuştur. Bu amaçla araştırmacılar tarafından çeşitli sayısal modelleme teknikleri geliştirilmiştir. Son depremler donatısız boşluklu yığma duvarların düzlem içi kapasitelerinin zayıf olduğu göstermiştir, ancak boşluk oranı ve konumu ile duvarların düzlem içi kapasitesi arasındaki ilişkiyi kurmak için daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir.
Bu çalışma, boşluksuz ve boşluklu donatısız yığma duvarların doğrusal olmayan sonlu elemanlar analizinin yanı sıra boşlukların yığma duvarların düzlem içi davranışı üzerindeki etkisine odaklanmıştır. Sayısal çözümlemelerde, yığmanın homojen kompozit malzeme olduğu kabulüne dayanan makro modelleme yaklaşımı kullanılmıştır. Duvarların doğrusal olmayan davranışını simüle etmek için uygun bünye modellerinin kullanılması gereklidir. Bu çalışmada, beton için elastoplastik hasar modeli  yığma birim için uygulanmıştır. Bu bağlamda, yığma duvarların malzeme parametreleri kapsamlı bir literatür taraması ile elde edilmiştir. Önerilen modelin doğruluğu, sayısal çözümlerle elde edilen sonuçların deneysel sonuçlarla yatay yük - yatay yer değiştirme eğrisi ve göçme mekanizmaları açısından karşılaştırılmasıyla gösterilmiştir. Önerilen model kullanılarak, donatısız yığma duvarlarda boşluk oranı ve konumunun düzlem içi davranışı üzerindeki etkilerini belirlemek için farklı boşluk oranlarına ve konumlarına sahip duvarların bir dizi sayısal analizi yapılmıştır.

Abstract:
Due to its simplicity, durability, low cost, and other features, masonry has been one of the most used building materials since ancient times. Masonry is still in practice even in highly seismic regions such as Turkey. Since the structural behaviour of masonry walls under in-plane lateral loading is very complicated, numerical modelling of masonry wall as a main structural element of masonry is one of the most challenging topics of structural engineering. In the last few decades, especially with the development of computer programs able to solve nonlinear problems, there has been a significant increase in studies related to the behaviour of masonry structures. For this purpose, several numerical modelling techniques have been developed by researchers. Masonry walls containing openings have been shown to have the poor in-plane capacity, but further research is required to establish the relationship between the size and position of openings and the in-plane capacity of the walls. 
This study is focused on the nonlinear finite element analysis of unreinforced masonry walls with and without openings as well as the effect of openings on the in-plane behaviour of masonry walls. Masonry is assumed to be homogeneous composite material and is modelled with the macro-modelling approach. To simulate the nonlinear behavior of the walls, an appropriate constitutive modeling technique is required. Herein, a concrete damaged plasticity model is adopted. In this context, the material parameters of walls are obtained through an extensive literature review. The validity of the proposed model is done by comparing the results obtained by numerical solutions with the experimental ones in terms of lateral force-lateral displacement curve and cracking mechanisms. By using the proposed model, a number of numerical analysis of the walls with different opening sizes and positions under the combination of vertical and lateral loads are done to identify their impact on the in-plane behavior of unreinforced masonry walls.