Düzlem dışı yüklere maruz yığma duvarların deprem davranışlarının analitik ve deneysel değerlendirilmesi

Analytical and experimental assessment of seismic behavior of masonry walls subject to out-of-plane forces

Özet

Düzlem dışı yüklenen yığma duvarın kırılma davranışı, analitik ve deneysel olarak araştırılmıştır. Deprem yüklerine maruz yığma duvarlarda düzlem içi ve düzlem dışı sismik zorlanmalar oluşur. Maksimum düzlem içi zorlanmalar zemin kat duvarlarında oluşurken, maksimum düzlem dışı zorlanmalar ise çatı katı düzeyindeki duvarlarda oluşur. Etkin yer ivmesi zemin düzeyinden etkili kütle merkezine taşınırken büyüme gösterir. Çatı katı düzeyindeki duvara etkiyen ivme, duvarın ve duvarın mesnetlendiği döşemenin doğal periyotlarının oranına göre, bir büyüme daha gösterir. Bunun sonucu olarak, düzlem dışı yüklenen çatı katı duvarın ivmesi, düzlem içi yüklenen duvarın ivmesinden çok daha büyük olur. Böylece, yığma binanın çökmesi, genellikle, çatı katı düzeyindeki duvarın düzlem dışı kırılmasıyla başlar. Düzlem dışı yüklenen yığma duvarın kırılma davranışı, gerçekçi boyutlara sahip bir prototip duvar üzerinde deneysel olarak araştırılmıştır. Deprem etkisini modelleyen tersinir düzlem dışı yükler altında yığma duvar, betonarme döşemede oluşan akma çizgilerine benzer kırılma çizgileri oluşturarak kırılır. Kırılma türü gevrektir ve akma çizgilerinin işaret ettiği sünekliğe sahip değildir.

Abstract

The out-of-plane failure of a load bearing unreinforced masonry wall is investigated, both analytically and experimentally. Subject to seismic action, the walls of a load bearing masonry building are loaded by in-plane and out-of-plane inertia forces. The maximum in-plane actions occur on walls at the basement level and the out- of-plane actions occur at the roof level. The ground acceleration is magnified as it is transferred from the ground level to the level of the modal effective mass. The acceleration of the load bearing wall at the roof level is further magnified, depending on the fundamental periods of the face loaded wall and the supporting slab diaphragms at the bottom and top, respectively. As a result, the wall at roof level is subject to much greater out-of-plane accelerations, as compared to any wall which experience in-plane accelerations. Consequently, the load bearing unreinforced masonry building generally begins to fail at the roof level under the action of inertia forces that act out-of-plane. The nature of out-of-plane failure of an unreinforced masonry wall is investigated experimentally on a wall which is a prototype. Under reversing out-of-plane forces which are meant to simulate seismic action, the wall fails by forming “fracture lines”, very similar to yield lines of a reinforced concrete slab. The failure is quite brittle and lacks the inherent ductility the term “yield lines” indicates.