Determining The Shear Performance of Strengthening Anchorage on an Existing Clay Block Masonry Wall

Abstract

A large proportion of Turkey's population live in high-risk earthquake zone. During the years when the buildings were built, apporximately 2/3 of the existing buildings in the earthquake zone need to be strengthened, due to the lack of engineering services, poor quality materials and workmanship errors. In order to strengthen an existing masonry wall against horizontal loads and resist horizontal loads partially or fully with the existing wall, connectors are needed for the steel or reinforced concrete shear wall attachments on one or both surfaces of the wall. Since the rigidities of the existing wall and attached reinforcement elements are different against horizontal earthquake forces, these connectors must have sufficient flexibility, spacing, diameter and depth against the shear and pull-out forces that will occur between these two blocks. In this study, anchoring steel bars are preferred as connectors for being flexible and easily attainable. In order to determine the number of the connectors to be anchored to a masonry wall surface, determination of the shear performances depending on the diameter and the depth of the connectors is of great importance. Within the scope of this study, a new practical shear test plate is designed to determine the shear performance of reinforcement anchors with different diameters anchored on an existing building walls. 21 shear tests were performed on three different existing masonry buildings using the specially designed shear test plate. Although the effect of diameter of the steel rods on the shear capacity of the rods showed negligible effect, anchorage depth of the rods showed a significant effect as the most effective parameter. In addition, a parabolic equation is obtained that gives shear performance of the anchorage depending on its diameter and depth.

Keywords

• Clay Block Brick Wall
• Masonry Building
• Earthquake Reinforcement in Masonry Buildings
• Cutting Performance of Anchoring Reinforcement
• Anchoring Shear Plate

Güçlendirme Ankrajlarının Kesme Performansının Mevcut Yığma Duvarlar Üzerinde Belirlenmesi

Abstract

Türkiye nüfusunun büyük bir kesimi deprem riski yüksek bölgelerde yaşamaktadır. Bu bölgelerde bulunan binaların, yapıldıkları yıllardaki mühendislik hizmetlerindeki eksiklik, kalitesiz malzeme kullanımı ve işçilik hatalar nedeniyle mevcut binaların yaklaşık 2/3’ünün güçlendirilmesi gerektirmektedir. Mevcut bir yığma duvarı yatay yüklere karşı güçlendirmek için duvarın bir ya da iki yüzeyine eklenecek çelik veya betonarme levhaların mevcut duvarla kısmi veya tam bir bağla birlikte hareket edebilmesi için konektörlere ihtiyaç vardır. Mevcut duvarın ve eklenecek güçlendirme elemanının yatay deprem kuvvetlerine karşı rijitlikleri farklı olacağından, aralarında oluşacak kesme ve çekme kuvvetlerine karşı, bu konektörlerin yeterli esneklik, aralık, çap ve derinlikte olması gerekmektedir. Bu çalışmada konektör olarak, esnek ve kolay temin edilebilir olması bakımından betonarme çelik çubuk parçaları tercih edilmiştir. Yığma duvar yüzeyine ankre edilecek bu konektörlerin sayılarını belirleyebilmek için çap ve derinliklerine bağlı kesme performanslarının belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışma kapsamında, mevcut bir binanın duvarlarına ankrajlanan farklı çaplarda ve derinliklerde güçlendirme çelik çubuklarının kesme performanslarını belirleyebilmek için özel tasarlanmış, pratik ve kullanışlı çelik levhalı deney düzeneği kullanılmış ve 3 farklı binada toplam 21 adet kesme deneyi yapılmıştır. Ankraj kesme performansı üzerinde ankraj derinliğinin donatı çapına oranla çok fazla etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca ankraj çubuğunun çapına ve derinliğine bağlı olarak kesme kuvvetini veren parabolik bir denklem elde edilmiştir.

Keywords

• Kil Blok Tuğlalı Duvar
• Yığma Bina
• Yığma Binalarda Depreme Karşı Güçlendirme
• Ankraj Donatılarının Kesme Performansı
• Ankraj Kesme Plakası

References

1. Akgül M, Doğan O, 2019. Yığma Yapılarda Güçlendirme Yöntemleri ve TBDY-2018’de Yığma Yapılar. Munzur 1. Uluslararası Uygulamalı Bilimler Kongresi, 24-26 Mayıs 2019, Tunceli, Türkiye.
2. Akgül M, Doğan O, 2020. 4 Nisan 2019 Elâzığ-Sivrice Depreminin Yığma Yapılara Etkisinin Değerlendirilmesi. International Journal of Engineering Research and Development, 12 (1): 265-277. doi.org/10.29137/umagd.621701
3. Akgül M, Doğan O, 2020. Altındağ/Ankara Özelinde Tipik Yığma Binaların Deprem Risklerinin 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine Göre İncelenmesi. Engineering Sciences (NWSAENS), 15(1):1-14. doi: 10.12739/NWSA.2020.15.1.1A0446
4. Bayülke N, 1992, Yığma Yapılar (Genişletilmiş 2. Baskı), Bayındırlık ve İskân Bakanlığı Deprem Araştırma Dairesi Başkanlığı, Ankara.
5. Çalışkan Ö, 2010. Mevcut Betonarme Binaların Dış Perde Duvar ile Güçlendirilmesinde Ankraj Uygulamalarının Deneysel Olarak Araştırılması, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, (Basılmış)
6. Çalışkan Ö, Yılmaz S, Kaplan H, 2011. Güçlendirme Ankrajlarının Kesme Dayanımının ACI318 ve TS500’e Göre Belirlenmesi. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(3), 19-27.
7. Çelik F, 2018. Mevcut Yığma Binalarda Depremsel Güçlendirme Ankrajlarının Çap ve Ankraj Derinliğine Bağlı Çekme ve Kesme Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi, Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış)
8. Doğan O, Odacıoğlu O, 2019. An Experimental Study To Determine Sliding Shear Strength And Internal Friction Coefficient Of ClayBrick Wall In A Masonry Building. International Journal of Engineering Researchand Development, 11 (2): 670-676. doi.org/10.29137/umagd.545396

9. Doğan O, Çelik F, Erkmen K.C, Bande B, Akgül M, 2020. Mevcut Yığma Duvarlara Yapılan Kimyasal Ankrajların Çekme Performansının Tam ve Kısmi Sıyrılmalı Yöntemlerle Deneysel Olarak Belirlenmesi. Constructıon Materıals Engıneerıng and Archıtecture Congress, 12-14 June, Ankara, Türkiye.
10. Odacıoğlu O.G, 2018. Yığma Binalarda Yatay Yük Hesabına Esas Kesme Performansının Deneysel Olarak Belirlenmesi, Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış)
11. Öztürk B, 1997. Analysis and Design of Prestressed Concrete Sheet Pile Walls, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi (Basılmış)
12. Silveri F, Riva P, Profeta G, Poverello E, Algeri C, 2016. Experimental Study on Injected Anchors forthe Seismic Retrofit of Historical Masonry Buildings. International Journal of Architectural Heritage, 10(2-3): 182-203.
13. TS EN 12504-2. 2014. Yapılarda beton deneyleri - Bölüm 2: Tahribatsız muayene - Geri sıçrama sayısının belirlenmesi. Ankara : Türk Standatları Enstitüsü.