Investigation of the Effect on Solutions of Compressive Strength and Shear Transfer Coefficient of Brick in Micro Modeling of Masonry Walls

Year 2020, , 383 - 392, 15.05.2020

Muhammet Karaton , Kağan Çanakçı

https://doi.org/10.21205/deufmd.2020226507

Abstract

In this study,
the effectiveness of 3-dimensional fixed smeared crack model in the micro-model
analysis of masonry walls is investigated. The three parameters concrete model
which special case of William Warnke model, is used to calculate the nonlinear
behavior of mortar and brick regions of this wall. For numerical analysis,
Solid65 concrete element in Ansys finite element program is selected. For the comparison of the numerical results, the base shear
force-top displacement curve and the cracking zones obtained from the
experimental results of the Eindhoven walls JD4, JD6 and JD7 are used. An
equation for compressive strength of the brick, and the values for shear stress
transfer coefficients are recommended with purpose of using in micro level
static push-over analyzes of masonry walls.

Keywords

: Eindhoven Walls, Micro Modelling, Smeared Crack Model, Compressive Strength of Bricks and Shear Transfer Coefficient

Yığma Duvarların Mikro Seviye Modellemesinde Tuğlanın Basınç Dayanımı ve Kayma Gerilmesi İletim Katsayısının Nümerik Çözümler Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yığma
duvarların mikro model ile analizinde 3 boyutlu sabit doğrultulu yayılı çatlak
modelinin etkinliği incelenmiştir. Duvarın harç ve tuğla kısımlarının lineer
olmayan davranışını hesaplamak için William ve Warnke modelinin özel hali olan
üç değişkenli beton modeli kullanılmıştır. Nümerik
analizler için Ansys sonlu eleman programı içerisinde bulunan Solid65 beton
elemanı seçilmiştir. Nümerik sonuçların karşılaştırılması amacıyla, JD4, JD6 ve
JD7 Eindhoven duvarlarının deney sonuçlarından elde edilen taban kesme
kuvveti-tepe yer değiştirme eğrisi ile oluşan çatlak bölgeleri kullanılmıştır. Tuğlanın
basınç dayanımının ve kayma gerilmesi iletim katsayısının çözümler üzerine olan
etkisi incelenmiştir. Yığma yapıların mikro seviye statik itme analizlerinde
kullanılması amacıyla tuğlanın basınç dayanımı için bir eşitlik ve kayma
gerilmesi iletim katsayıları için değerler önerilmiştir.             

Keywords

Eindhoven duvarları, Mikro Modelleme, Yayılı Çatlak Modeli, Tuğlanın basınç dayanımı

References

• [1]. Karaton M., Aksoy, H.S., Sayın, E. and Calayır, Y., 2017. Nonlinear seismic performance of a 12th century historical masonry bridge under different earthquake levels, Engineerin Failure Analysis, 79, 408-421.
• [2]. Chaimoon, K., Attard, M. M., 2007. Modeling of unreinforced masonry walls under shear and compression, Engineering Structures, 29, 2056-2068.
• [3]. Vermeltfoort, A.Th, Raijmakers T.M.J., Janssen H.J.M., 1993, Shear tests on masonry walls. Proceeding of the 6th North American masonry conference. 1183–93.
• [4]. Zucchini, A., Lourenço, P.B., 2009, A micro-mechanical homogenisation model for masonry: Application to shear walls, International Journal of Solids and Structures, 46, 871-886.
• [5]. Vermeltfoort, A.Th., Raijmakers, T.M.J., 1993, Deformation Controlled Tests in Masonry Shear Walls. Part 2 (in dutch), Report TUE/BKO/93.08.
• [6]. Adam, J. M., Brencich A., Hughes, T.G. and Tony Jefferson, T., 2010. Micromodelling of eccentrically loaded brickwork: Study of masonry wallettes, Engineering Structures, 32, 1244-1251.
• [7]. Mohyeddin, A., Goldsworthy, H.M. and Gad, E.F., 2013. FE modelling of RC frames with masonry infill panels under in-plane and out-of-plane loading, Engineering Structures, 51, 73-87.
• [8]. Caporale, A., Parisi, F., Asprone, D., Luciano, R. and Prota, A., 2013. Micromechanical analysis of adobe masonry as two-component composite: Influence of bond and loading schemes, Composite Structures, 112, 254–263.
• [9]. Petracca, M., Pelà, L., Rossi. R., Zaghi, S., Camata, G. and Spacone, E., 2017. Micro-scale continuous and discrete numerical models for nonlinear analysis of masonry shear walls, Construction and Building Materials, 149, 296-314.
• [10]. William K.J., Warnke., 1975. Constitutive Model for the Tri-axial Behaviour of Concrete. Proceeding of the International Association for Bridge and Structural Engineering, vol.19, 174.
• [11]. Zeinkiewicz, O. C., Taylor, R. L., 1991. Finite Element Method. Vol.2, McGraw-Hill.
• [12]. Cavicchi, A., Gambarotta, C., 2005 Collapse Analysis of Masonry Bridges Taking Into Account Arch Fill Interaction. Engineering Structures, 27, 605-615.
• [13]. Hemant, B. K., Durgesh, C.R., Sudnir K. J., 2007 Stress-Strain Characteristics of Clay Brick Masonry under Uniaxial Compression. Journal Of Materials In Civil Engineering, 19, 728-739.
• [14]. Calderón, S., Sandoval, C. and Arnau O., 2017. Shear response of partially-grouted reinforced masonry walls with a central opening: Testing and detailed micro-modelling, Materials and Design, 118, 122-137.