Analysis of Lateral Load Capacity of a Timber Load-Bearing System Panel in a Traditional Building

Year 2024, Volume: 16 Issue: 1, 448 - 460, 31.01.2024

Mehmet Fethi Ertenli Enes Melik Köseoğlu

https://doi.org/10.29137/umagd.1409739

Abstract

This study examines the lateral thrust capacity of the timber bearing panel in a historical building located in Eflani Karacapınar Village. The building has been officially designated as a protected area by the Cultural Heritage Preservation Board. Due to restrictions imposed by the protection board, it was not possible to collect samples from the sampling area and the examined structure for experimental study. Therefore, the numerical model of the timber bearing panel was validated using literature. The force-deformation relationship of the panel was established through nonlinear static pushover analysis using a structural analysis software. The analysis indicates that the current panel has the capacity of 7.56 kN. Numerical results indicates that the capacity can be enhanced by 2.6 to 3.5 times through the implementation of specific measures to ensure that the diagonal members in the panel effectively transfer tensile forces. Reinforcing the diagonal members in the panel in a way that allows them to effectively transfer tensile forces is an effective method to increase the lateral thrust bearing capacity of the entire building system. It is possible for registered structures to remain effectively stable for many years by maintaining them at regular intervals and using appropriate strengthening techniques when necessary.

Keywords

Traditional structure, Computer aided structural analysis, Pushover analysis

Geleneksel Bir Yapıdaki Ahşap Taşıyıcı Sistem Panelinin Yanal Yük Kapasitesinin Analizi

Abstract

Bu çalışmada Eflani-Karacapınar Köyü'nde yer alan tarihi bir yapıdaki ahşap taşıyıcı panelin yanal itme kapasitesi incelenmektedir. Bina, Kültür Varlıklarını Koruma Kurulu tarafından resmi olarak koruma altına alınmıştır. Koruma kurulunun getirdiği kısıtlamalar nedeniyle, deneysel çalışma için örnekleme alanından ve incelenen yapıdan numune toplamak mümkün olmamıştır. Bu nedenle ahşap taşıyıcı panelin sayısal modeli literatür kaynakları kullanılarak doğrulanmıştır. Panelin kuvvet-deformasyon ilişkisi, yapısal bir analiz programı kullanılarak doğrusal olmayan statik itme analizi yoluyla kurulmuştur. Analiz, mevcut panelin 7,56 kN yanal itki taşıma kapasitesine sahip olduğunu göstermektedir. Sayısal sonuçlar, paneldeki diyagonal elemanların çekme kuvvetlerini etkili bir şekilde aktarmasını sağlamak için özel önlemlerin uygulanması yoluyla yanal itme taşıma kapasitesinin 2,6 ila 3,5 kat artırılabileceğini göstermiştir. Ahşap taşıyıcı paneldeki çapraz elemanların çekme kuvvetlerini etkili bir şekilde aktarılmasına olanak sağlayacak şekilde takviye edilmesi, tüm bina sisteminin yanal itme taşıma kapasitesini arttırmada etkili bir yöntemdir. Tarihi yapıların uzun yıllar etkili bir şekilde stabil kalabilmesi belirli periyotlarla bakımlarının yapılması ve gerektiğinde uygun güçlendirme tekniklerinin kullanımı ile mümkündür.

Keywords

Geleneksel yapı, Bilgisayar destekli yapısal analiz, İtme analizi

References

• Ahmad, N., Ali, Q., & Umar, M. (2012). Simplified engineering tools for seismic analysis and design of traditional Dhajji-Dewari structures. Bulletin of Earthquake Engineering, 10(5), 1503–1534. https://doi.org/10.1007/s10518-012-9364-9
• Ali, Q., Schacher, T., Ashraf, M., Alam, B., Naeem, A., Ahmad, N., & Umar, M. (2012). In-plane behavior of the dhajji-dewari structural system (wooden braced frame with masonry infill). In Earthquake Spectra (Vol. 28, Issue 3, pp. 835–858). Earthquake Engineering Research Institute. https://doi.org/10.1193/1.4000051
• Ambraseys, N. N., & Jackson, J. A. (2000). Seismicity of the Sea of Marmara (Turkey) since 1500.
• Çakır, S. (2000). Geleneksel Karadeniz ahşap konut yapım yönteminin çağdaş teknoloji açısından değerlendirilmesi. In Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü. Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Çalışkan, Ö., Meriç, E., & Yüncüler, M. (2019). Ahşap ve Ahşap Yapıların Dünü, Bugünü ve Yarını. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 6(1), 109–118. https://doi.org/10.35193/bseufbd.531012
• Celik, A., & Birdal, F. (2017, November 2). Ahşap Taşıyıcı Sistemli Tarihi Camilerin Güçlendirilmesine Yönelik Bir Durum Çalışması. 6th International Symposium on Conservation and Consolidation of Historical Structures. https://www.researchgate.net/publication/321476982
• Cruz, H., Machado, J. S., & Moura, J. P. (2001). The use of FRP in the strengthening of timber-reinforced masonry load-bearing walls. https://www.researchgate.net/publication/265984253
• Doǧangün, A., Tuluk, Ö. I., Livaoǧlu, R., & Acar, R. (2006). Traditional wooden buildings and their damages during earthquakes in Turkey. Engineering Failure Analysis, 13(6), 981–996. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2005.04.011
• Dowrick, D. J. (1987). Earthquake Resistant Design. In Earthquake Engineering and Structural Dynamics (Second Edition). Wiley.
• EN 1995-1-2: Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings, Pub. L. No. Ref. No. EN 1995-1-1:2004: E, European Committee for Standardization (2004).
• EN 1995-1-2: Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-2: General - Structural fire design, Pub. L. No. Ref. No. EN 1995-1-2:2004: E, European Committee for Standardization (2004).
• Köseoğlu, E. M. (2022). Eflani-Karacapınar Köyü Geleneksel Yapılarda Taşıyıcı Sistem İncelenmesi: Tescilli Ekrem Safran Konağı Örneği. Karabük Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü.
• Meng, X. jie, Li, T. ying, & Yang, Q. shan. (2019). Lateral Structural Performance of Column Frame Layer and Dou-Gong Layer in a Timber Structure. KSCE Journal of Civil Engineering, 23(2), 666–677. https://doi.org/10.1007/s12205-018-0259-4
• Meriç, E. (2019). Ahşap Bir Yapının TS 647 ve Eurocode 5’e Göre Analizi ve Karşılaştırılması. Bilecik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
• Saatci, M., Gürsoy, Ş., & Turcan, Y. (2022). Investigation of the Effects of Different Types of Traditional Timber Load-Bearing Systems Used in Turkey on Building Behaviour. Iconarp International J. of Architecture and Planning. https://doi.org/10.15320/iconarp.2022.199
• Şahin, M. (1996). Deprem etkilerine karş geliştirilen pasif ve aktif kontrol sistemleri.
• Santos, C. L., De Jesus, A. M. P., Morais, J. J. L., & Lousada, J. L. P. C. (2009). Quasi-static mechanical behaviour of a double-shear single dowel wood connection. Construction and Building Materials, 23(1), 171–182. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.01.005 TBDY 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Afet ve Acil Durum Başkanlığı (2018)
• TS647 Ahşap Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları., Türk Standartları Enstitüsü (1979).
• Zhang, M., Liu, R., Li, Y., & Zhao, G. (2018). Seismic Performance of a Corroded Reinforce Concrete Frame Structure Using Pushover Method. Advances in Civil Engineering, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/7208031