Yığma Yapılarda Derz Kalınlığı Ve Duvar Örme Tekniğinin Yapıya Etkisinin Anizotrop Bir Model Üzerinde İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yığma yapılardaki faklı derz kalınlıklarının ve kullanılan taş boyutlarının yapının davranışına etkileri incelenmiştir. Derz kalınlığı, taş örme tekniği gibi değişkenlere bağlı olarak yapının izotrop ve anizotrop malzeme tanımıyla analizi yapılmıştır. Bilindiği üzere yığma yapılar taş veya tuğla gibi esas taşıyıcı malzemelerle birlikte, bu malzemeler arasında adeta yapıştırıcı görevi gören harç malzemesinden oluşmaktadır. Harç malzemesinin ayrıca yük aktarımınında sürekliliği sağlama vazifesi de vardır. Genel olarak bahsettiğimiz bu iki malzemenin mekanik özellikleri birbirinden farklıdır. Fakat tarih boyunca beraber kullanılmış ve yığma yapılarda kullanılan değişmez iki malzeme olmuşlardır. Bahsedildiği üzere mekanik özellikleri farklı iki malzemenin heterojen olarak birleştirilmesi ile taşıyıcı duvarlar oluşmaktadır. Fakat oluşturulan bu heterojen yapı elemanları genel olarak hesap kolaylığı için homojen kabul edilmektedir. Taşıyıcı duvarların yatay ve düşey yönde aynı mekanik özelliklere sahip olduğu kabulü ile yapısal çözümlemeler hız kazanmaktadır. Bu çalışmada, yapılan kabulün yapıya etkisinin ne ölçüde olacağı hakkında fikir sahibi olabilmek için izotrop ve anizotrop modelleme ile analiz edilen örnek bir yapının analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca buna ek olarak aynı yapıda derz kalınlığının değişiminin ve taş diziliminde değişik ebatta malzeme kullanımının yapıya etkisi de incelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, yığma yapılar hakkında genel bilgiler ve yığma yapılarda tarih boyunca kullanılmış bazı malzemeler hakkında bilgiler verilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, yığma yapı modelleme teknikleri hakkında kısa bilgiler verilmiştir. Bu tekniklerin olumlu ve olumsuz yönleri anlatılmıştır. Üçüncü bölümde, örnek taşıyıcı duvar modelleri oluşturulup SAP 2000 programı ile anizotrop malzeme özellikleri bulunmuştur. Dördüncü bölümde, örnek bir yığma yapıya farklı malzeme bilgileri girilerek yapı davranışındaki değişimler tespit edilmiştir. Son bölümde bu farklılıklar incelenerek, izotrop veya anizotrop modellemenin sonuca etkisi, derz kalınlığının sonuca etkisi ve kullanılan malzemenin ebatlarındaki değişimin sonuca etkisi birbirleri ile mukayese edilerek, sonuçlar yorumlanmıştır.

Humankind has always needed to find a shelter for themselves. This need, starting with the processing the materials found in nature, has brought the development of basic wooden and masonry constructions along with it. Thanks to the developments in science and technology, the constructional materials and the techniques have renewed themselves throughout the time. However until the beginning of the 1900’s that reinforced concrete structures started becoming prevalent, basic wooden and masonry constructions had maintained their reign. Because of the fact that the masonry constructions are more durable and refractory than the wooden constructions, most magnificent structures of that time period, like most artistic structures, places of worships, hospitals, Muslim theological schools, were made by using the masonry construction techniques. With the time the material is being used like stone, brick, adobe and mortar has also changed. In this study, the effects of different mortar thicknesses and the sizes of the stones used in masonry constructions to the structures were analyzed. The structure was analyzed by the description of isotropic and anisotropic material depending on variables such as mortar thickness and stone weaving technique. Determining the mechanical characteristics very close to intrinsic value of Load-bearing wall systems is a very important step of the studies on masonry construction. As well known, masonry structures consist of the main load-bearing materials such as stone and brick and between those another material working as glue, mortar. Mortar also has the job of ensuring continuity at load transferring. The two materials that we mentioned generally have different characteristics. However they have been used together all throughout the history and become unchangeable in masonry constructions. As it mentioned, load-bearing walls are made by combining heterogeneously the two materials which have different mechanical properties. But these kind of heterogeneous structures are considered as homogeneous just for the ease of calculations. With the assumption of load-bearing walls have the same characteristics vertically and horizontally, structural solutions would come to life faster. The method that takes into account of load-bearing walls’ heterogeneous characteristics in masonry constructions is called Micro Modelling Method. And the method that considers the wall as homogeneous is called Macro Modelling Method. The behavior in masonry construction is defined by mortar, even though it is used less than stones and bricks. Therefore to create a healthy model, mortar thicknesses are also modelled without any assumptions. Micro Modelling Method is a method where mortar and the materials are modelled letter-perfect and end results are healthy. However, even the highly advanced computers might not be able to analyze all components of a fairly big masonry construction by using Micro Modelling Method in a reasonable time. In Masonry Constructions the Macro Modelling Method can be described as the assumption of the characteristics of the stones and mortar in a certain section are the same throughout the whole structure. With this method, structure modelling and solution process would be faster. Although it is still a fact that the materials are used are not homogeneous, load-bearing walls considered homogeneous in the studies done with this method. In this study, to have an idea about what kind of effect would these assumptions have to a structure; the analysis results of isotropic and anisotropic modelling of a sample structure are compared. In addition to these, the effect of changes in mortar thicknesses and using different sizes of stones in Wall weaving are studied in the same structure. In the first part of this study, general information about masonry constructions is given. The information about the materials used in these kinds of structures throughout the history, like stone brick mortar and wood, are also given. In the second part of this study, information about micro modelling, simplified micro modelling and macro modelling in masonry constructions is given. The positive and negative sides of these methods are also discussed in this part. In the third part, sample load-bearing wall models are created by using micro modelling and anisotropic material characteristics are found with the help of SAP 2000 program. In the fourth part, a sample masonry structure is examined and the effects of different joint thicknesses and isotropic and anisotropic modelling are identified. In the last part, by looking at all these differences, the end result effects of isotropic and anisotropic modelling, mortar thicknesses, the changes of sizes of the materials used are compared and results are interpreted.