HAVA KİRECİ HARCI KULLANILARAK ÜRETİLEN TARİHİ YIĞMA DUVARLARDA BÜNYESEL MODELLEME
Bu çalışmada, düzlem içi yükler etkisinde kalan tarihi yığma duvarların üç boyutlu doğrusal olmayan sonlu elemanlar analizi için bir bünyesel modelleme tekniği önerilmiştir. Tarihi yığma yapıların karmaşık mekanik davranışları, büyük ölçüde yapı malzemelerinin kompozit niteliğine bağlıdır. Taş veya tuğla gibi yığma birimlerden ve farklı içeriklerde harç (bağlayıcı) malzemesinden oluşan yığma duvarlarda, zayıf özellikte ve kompozit yapıda olan malzeme harçtır. Tarihi yapılarda kullanılan harcın yığma birimlere nazaran mekanik olarak zayıf olması, bu etkiyi gerektirmiştir. Bu kapsamda, modellemede derz bölgelerine yoğunlaşan bir yaklaşım olarak ‘sanal birleşim bölgesi malzemesi’ tanımlanmıştır. Çalışmada önerilen malzeme modeli, yığmanın gerilme birim şekil değiştirme davranışını ifade etmek üzere, geliştirilmiş von-Mises akma kriteri ile Oliver hasar modeli yaklaşımlarının, ihtiyaç duyduğu malzeme parametreleri dikkate alınarak birleştirildiği elasto-plastik hasar mekaniğinden türetilmiştir. Plastik şekil değiştirme için, kırılma yüzeyindeki çekme ve basınç gerilme değerlerini ayrı ayrı dikkate alan geliştirilmiş von-Mises plastisite modeli ile hasar mekaniğindeki şekil değiştirme artışı Oliver vd. (1990) modeli kullanılarak ifade edilmiştir. Sayısal model sonuçları ve kırılma modları deneysel verilerle karşılaştırılmıştır
CONSTITUTIVE MODELING OF HISTORIC MASONRY WALLS CONSTRUCTED WITH NONHYDRAULIC LIME MORTAR
In this study, a constitutive modeling technique for three-dimensional nonlinear finite element analysis of unreinforced historic masonry walls under in-plane loading has been proposed. The complex mechanical behavior of the historical masonry buildings is subjected to the composite characteristics of the materials. Mortar is the vulnerable part of the masonry walls composed with masonry constituents like stone or bricks and mortars with different contents. It is supposed to reflect the vulnerable behavior of the mortar to the modeling study. In this context, a ‘fictitious joint material’ approach has been defined. The proposed model was derived from an elasto-plastic damage approach that adapted calibrating the parameters of Oliver's damage model together with the modified von-Mises yield criterion for the masonry constituents. The modified von-Mises yield criterion considering the compressive and tensile strength of masonry constituents separately was used for plastic strain and the damage model Oliver et al. (1990) was used for damage strain especially for tensile effects. Numerical results and modes of failure are compared with experimental data
___
- [1] Torraca, G. 1982. Porous Building
Materials, Rome.
- [2] Feilden, B. 1982. Conservation of
Historic Buildings. UK:
Butterworth-Heinemann.
- [3] Ashurst, J. 1984. Mortars, Plasters
and Renders in Conservation.
London, United Kingdom:
Ecclesiastical Architects’ and
Surveyors’ Association.
- [4] Teutunico, J.M. 1988. A Laboratory
Manual for Architectural
Conservation. ICCROM Sintesi
Grafica, Rome.
- [5] Ersen, A. 1990. Koruma Amaçlı
Yapı Malzemeleri. İstanbul: İTÜ
Mimarlık Fakültesi Restorasyon
Anabilim Dalı.
- [6] Güleç, A., Ersen, A. 1998.
Characterization of Ancient
Mortars: Evaluation of Simple and
Sophisticated Methods. Journal of Architectural Conservation, Cilt. 1,
s.56-67. DOI:10.1080/13556207.
1998.10785207
- [7] Jokilehto, J. 1999. A History of
Architectural Conservation.
England: Butterworth Heinemann.
- [8] Moropoulou, A., Bakolas, A.,
Moundoulas, P., Aggelakopoulou,
E., Anagnostopoulou, S. 2005.
Strength Development and Lime
Reaction in Mortars for Repairing
Historic Masonries,
Cement&Concrete Composites, Cilt.
27, s.289-294.DOI:
10.1016/j.cemconcomp.2004.02.0
17
- [9] Aggelakopoulou, E., Bakolas, A.,
Moropoulou, A. 2011. Properties of
lime metakolin mortars for the
restoration of historic masonries,
Applied Clay Science, Cilt. 53, s.15-
19.DOI:10.1016/j.clay.2011.04.005
- [10] Candeias, A.E., Nogueira, P., Mirao,
J., Silva, A.S., Veiga, R., Casal, M.G.,
Ribeiro, I., Seruya, A.I. 2006.
Characterization of Ancient
Mortars: Present Methodology and
Future Perspectives. in Proc.
Workshop on Chemistry in the
Conservation of Cultural Heritage:
Present and Future Perspectives,
Perugia, Italy.
- [11] Aköz, A.H. 2008. Deprem Etkisi
Altındaki Tarihi Yığma Yapıların
Onarım ve Güçlendirilmesi.
İstanbul Teknik Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans
Tezi, 137s, İstanbul.
- [12] Schueremans, L., Cizer,
Ö., Janssensa, E., Serréa, G., Van
Balen, K. 2011. Characterization of
Repair Mortars for the Assessment
of their Compatibility in
Restoration Projects: Research and
Practice, Construction and Building
Materials, Cilt. 25, No. 12, s.4338-
4350.DOI:10.1016/j.conbuildmat.2
011.01.008
- [13] Lourenço, P.B, van Hees, R.,
Fernandes, F., Lubelli, B. 2013.
Characterization and Damage of
Brick Masonry, Structural
Rehabilitation of Old Buildings, Cilt.
2, s.109-130. DOI:10.1007/978-3-
642-39686-1_4
- [14] Bayraktar, A. 2006. Tarihi Yapıların
Analitik İncelenmesi ve Sismik
Güçlendirme Metodları. İstanbul:
Beta Basım Yayım, 1. Baskı.
- [15] Constantinides, I. 1995. Traditional
Lime Plaster: Myths,
Preconceptions and the Relevance
of Good Practice. The Building
Conservation Directory.
- [16] Tuncel, E.Y., Polat Pekmezci, I.,
Pekmezci, B.Y. 2013. PVA ve PP Lif
İçeren Kireç Harçlarının Mekanik
Özellikleri. 4. Tarihi Eserlerin
Güçlendirilmesi ve Geleceğe
Güvenle Devredilmesi
Sempozyumu, 27-29 Kasım,
İstanbul, 185-193.
- [17] Böke, H., Akkurt, S., İpekoğlu, B.
2004. Tarihi Yapılarda Kullanılan
Horasan Harcı ve Sıvalarının
Özellikleri, Yapı Dergisi, Cilt. 269,
s.90-93.
- [18] Değirmenci, N., Baradan, B. 2005.
Chemical Resistance of Pozzolanic
Plaster for Earthen Walls,
Construction and Building
Materials, Cilt. 19, s.536-542. DOI:
10.1016/j.conbuildmat.2004.12.00
2
- [19] Nordmeyer, H., Taylor, P.R. 2007.
Water Performance in Pozzolanic
and Traditional Mortars. World of
Coal Ash (WOCA), 7-10 May,
Northern Kentucky, USA.
- [20] Topçu, İ.B., Canbaz, M., Karanfil, H.
2005. Horasan Harç ve Betonunun
Özellikleri. Yapı Mekaniği Semineri,
1 Temmuz, Eskişehir.
- [21] Can, H., Ünay, A.İ. 2012. Tarihi
Yapıların Deprem Davranışını
Belirlemek için Sayısal Analiz
Yöntemleri, Gazi Üniversitesi
Mühendislik Mimarlık Fakültesi
Dergisi, Cilt. 27, No. 1, s.211-217.
- [22] Drougkas, A. 2015. Derivation of
the Properties of Masonry through
Micro-modeling Techniques.
Universitat Politecnica de
Catalunya, PhD Thesis, 234 s,
Barcelona.
- [23] Page, A.W. 1978. Finite Element
Model for Masonry, Journal of
Structural Division, Cilt. 104, No. 8,
s.1267–1285.
- [24] Ghosh, A.K., Amde, A.M., Colville, J.
1994. Finite Element Modelling of
Unreinforced Masonry. 10th
International Brick/Block Masonry
Conference, 5-7 July, Calgary,
Canada, s.61-69.
- [25] Şen, B. 2006. Modeling and
Analysis of the Historical Masonry
Structures. Boğaziçi University,
Institute of Natural and Applied
Science, M.Sc. Thesis, 85s, İstanbul.
- [26] Lourenço, P.B. 1996.
Computational Strategies for
Masonry Structures. Delft
University of Technology, PhD
Dissertation, 220 s, Holland.
- [27] Özen, G.Ö. 2006. Comparison of
Elastic and Inelastic Behavior of
Historic Masonry Structures at the
Low Load Levels. METU, The
Graduate School of Natural and
Applied Sciences, Ms.C Thesis,
111s, Ankara.
- [28] Oliver, J., Cervera, M., Oller, S.,
Lubliner, J. 1990. Isotropic Damage
Models and Smeared Crack
Analysis of Concrete, II
International Conference on
Computer Aided Analysis and
Design of Concrete Structures, SCIC'90,
4-6 April, At Zell am See,
Austria, s.945-958.
- [29] LUSAS Finite Element System. FEA
Ltd, Surrey, UK.
- [30] Tezer, B.A. 2013. Damage
Evaluation of Civil Engineering
Structures under Extreme
Loadings. İstanbul Technical
University, Department of Civil
Engineering, Structural
Engineering Programme, PhD.
Thesis, 128s, İstanbul.
- [31] Kachanov, L.M. 1958. On the Creep
Fracture Time, Izv. Akad. Nauk
USSR Otd. Tech., Cilt. 8, s.26-31.
[32] Capozucca, R. 2011. Experimental
Analysis of Historic Masonry Walls
Reinforced by CFRP under In-plane
Cyclic Loading, Composite
Structures, Cilt. 94, s.277–289. DOI:
10.1016/j.compstruct.2011.06.007
- [33] Xu, C., Xiangli, C., Bin, L. 2012.
Modeling of Influence of
Heterogeneity on Mechanical
Performance of Unreinforced
Masonry Shear Walls, Construction
and Building Materials, Cilt. 26,
s.90–95.
DOI:10.1016/j.conbuildmat.2011.0
5.007
- [34] Quinteros, R.D., Oller, S., Nallim,
L.G. 2012. Nonlinear
Homogenization Techniques to
Solve Masonry Structures
Problems, Composite Structures,
Cilt. 94, s.724–730. DOI:
10.1016/j.compstruct.2011.09.006
- [35] Köksal, H.O., Karakoç, C. 1999. An
Isotropic Damage Model for
Concrete, Materials and
Structures/Matériaux et
Constructions, Cilt. 32, s.611-617.
DOI: 10.1007/BF02480497
- [36] Bazant, Z., Belytschko, T., Chang, T.
1984. Continuum Theory for Strain
‐ Softening, Journal of Engineering
Mechanics, Cilt. 110, No. 12,
s.1666-1692. DOI:
10.1061/(ASCE)0733-
9399(1984)110:12(1666)
- [37] Cornelissen, H.A.W., Hordijk, D.A.,
Reinhardt, H.W. 1986.
Experimental Determination of
Crack Softening Characteristics of
Normal Weight and Lightweight
Concrete, HERON, Cilt. 31, No. 2,
s.45-56.
- [38] Lotfi, H.R., Shing, P.B. 1994.
Interface Model Applied to
Fracture of Masonry Structures, Journal of Structural Engineering,
Cilt. 120, No. 1, s.63-80. DOI:
10.1061/(ASCE)0733-9445(1994)
120:1(63)
- [39] Lourenço, P.B., Rots, J. 1997.
Multisurface Interface Model for
Analysis of Masonry Structures,
Journal of Engineering Mechanics,
Cilt. 123, No. 7, s.660-668. DOI:
10.1061/(ASCE)0733-9399(1997)
123:7(660)
- [40] Mehrabi, A.B., Shing, P.B. 1997.
Finite Element Modeling of
Masonry-Infilled RC Frames,
Journal of Structural Engineering,
Cilt. 123, No. 5, s.604-613. DOI:
10.1061/(ASCE)0733-9445(1997)
123:5(604)
- [41] TS EN 772-1. 2012. Kâgir BirimlerDeney
Yöntemleri-Bölüm 1: Basınç
Dayanımının Tayini. Türk
Standartları Enstitüsü, Ankara.
- [42] TS EN 1015-11. 2000. Kagir Harcı
Deney Metotları Bölüm 11:
Sertleşmiş Harcın Basınç ve Eğilme
Dayanımının Tayini. Türk
Standartları Enstitüsü, Ankara.
- [43] TS EN 13286-43. 2004. Bağlayıcısız
ve hidrolik bağlayıcılı karışımlar -
Bölüm 43: Deney metodu - Hidrolik
bağlayıcılı karışımların elâstiklik
modülünün tayini, Türk
Standartları Enstitüsü, Ankara.
- [44] Autocad, AutoDesk Ltd, İsviçre.
[45] Aktan, S. 2016. Düzlem İçi Yükler
Etkisindeki Yığma Duvarlarda
Bünyesel Modelleme. Yıldız Teknik
Üniversitesi, Fen Bilimleri
Enstitüsü, Doktora Tezi, 169s,
İstanbul.