FRP LEVHA İLE GÜÇLENDİRMENİN YIĞMA BİR KEMER YAPISININ DEPREM DAVRANIŞINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada FRP levha (fiber reinforced polymer) ile güçlendirmenin yığma kemer yapılarının deprem davranışı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla SAP2000 bilgisayar programında FRP levha ile güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş olmak üzere iki ayrı yığma kemer yapısının 3 boyutlu sonlu elemanlar modelleri oluşturulmuştur. Oluşturulan bu modeller üzerinde modal analiz ve Türkiye’de daha önce meydana gelen üç farklı depreme ait ivme kayıtları kullanılarak zaman tanım alanında doğrusal analizler uygulanmıştır. Modal analiz sonucunda FRP levha ile güçlendirilmiş yığma kemer yapısının periyodunun azaldığı tespit edilmiştir. Zaman tanım alanında yapılan analizler sonucunda ise FRP levha ile güçlendirmeden sonra elde edilen yer değiştirme değerleri ile en büyük maksimum/minimum asal gerilme ve kayma gerilmesi değerlerinin azaldığı görülmüştür.

Keywords

• Deprem yükü
• FRP
• Kemer
• Zaman tanım alanında analiz
• Modal analiz

INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF STRENGTHENING WITH FRP SHEET ON EARTHQUAKE BEHAVIOR OF A MASONRY ARCH STRUCTURE

Abstract

In this study, the effects of strengthening with FRP sheet (fiber reinforced polymer) on the earthquake behavior of masonry arch structures were investigated. For this purpose, a 3-dimensional finite element model of two different masonry arch structures, reinforced with FRP sheet and non-reinforced, was created in the SAP2000 computer program. On these models, modal analysis and linear time history analyses were applied by using acceleration records of three different earthquakes that occurred before in Turkey. As a result of the modal analysis, it was determined that the period of the masonry arch structure strengthened with FRP sheet decreased. As a result of the analyzes made in the time history, it was seen that the displacement values and the biggest maximum/minimum principal stress and shear stress values decreased after the FRP reinforcement.

Keywords

• Earthquake load
• FRP
• Arch
• Time history analysis
• Modal analysis

References

1. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, 2018. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. Ankara, Türkiye.
2. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması. Erişim Tarihi: 20.03.2023. https://tdth.afad.gov.tr/TDTH/main.xhtml
3. Altunişik, A.C., 2011. Dynamic Response of Masonry Minarets Strengthened with Fiber Reinforced Polymer (FRP) Composites. Natural Hazards and Earth System Sciences, 11, (7), 2011-2019.
4. Anania, L., Badalà, A., D’Agata, G., 2013. The Post Strengthening of The Masonry Vaults by The Ω-Wrap Technique Based on the Use of C-FRP. Construction and Building Materials, 47, 1053-1068.
5. ANSYS, 2008. Swanson Analysis System, US.
6. ATC-40, 1996. Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings-Vol.1, Applied Technology Council, Redwood City, CA
7. De Lorenzis, L., Dimitri, R., La Tegola, A., 2007. Reduction of The Lateral Thrust of Masonry Arches and Vaults with FRP Composites. Construction and Building Materials, 21, (7), 1415-1430.
8. Foraboschi, P., 2004. Strengthening of Masonry Arches with Fiber-Reinforced Polymer Strips. Journal of Composites for Construction, 8, (3), 191-202.

9. Işık, E., Antep, B., 2018. Ahlat İlçesinde Yer Alan Tarihi Yığma Minarenin Yapısal Analizi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7, (1), 46-56.
10. Kader A, Sayın E, Özmen A., 2021. Farklı Sönüm Tipleri Altında Tarihi Yığma Köprülerin Sismik Tepkilerinin Değerlendirilmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 34, (1), 45-59.
11. Karaca, Z., Türkeli, E., Günaydın, M., Adanur, S., 2015. Dynamic Responses of Industrial Reinforced Concrete Chimneys Strengthened with Fiber‐Reinforced Polymers. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 24, (3), 228-241.
12. Korkmaz, K.A., 2017. A Simplified Strengthening Methodology for Minaret Structures in Turkey: Hagia Sophia Case. International Journal of Architectural Engineering Technology, 4, 11-17.
13. Landolfo, R., Portioli, F., Mammana, O., Mazzolani, F.M. 2007. Finite Element and Limit Analysis of the Large Scale Model of Mustafa Pasha Mosque in Skopje Strengthened with FRP. Asia-Pacific Conference on FRP in Structures (APFIS), 12-14 December, Hong Kong, China, 283-288.
14. Laterza, M., D’Amato, M., Casamassima, V.M., 2017. Seismic Performance Evaluation of Multi-Span Existing Masonry Arch Bridge. International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics (ICNAAM), In AIP Conference Proceedings Book, Rhodes, Greece, 1863, 450010.
15. Lourenco P.B., 1996. Computational Strategy for Masonry Structures. Delft University Press, p., 210, Delft, The Netherlands.
16. Lourenco, P.B., Oliveira, D.V., 2006. Strengthening of Masonry Arch Bridges: Research and Applications. International Conference on Advances in Bridge Engineering, London, UK, 107-116.
17. Mahdikhani, M., Naderi, M., Zekavati, M., 2016. Finite Element Modeling of the Influence of FRP Techniques on the Seismic Behavior of Historical Arch Stone Bridge. Computers and Concrete, 18, (1), 99-112.
18. Omar, A., Tartoussi, N., 2019. Seismic Analysis and Retrofitting with FRP of an Old Masonry Clock Tower. 7th ECCOMAS Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering, 24–26 June, Crete, Greece.
19. Özmen A, Sayın E., 2020. Tarihi Yığma bir Köprünün Deprem Davranışının Değerlendirilmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9, (2), 956-965.
20. Özmen, A., Sayın, E., 2021. Seismic Response of a Historical Masonry Bridge Under Near and Far-Fault Ground Motions. Periodica Polytechnica Civil Engineering, 65, (3), 946-958.
21. Özodabaş, A., Artan, C., 2021. Determination of Stress and Deformation Zones of Historical Mus Murat Bridge. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8, (1), 413-429.
22. PEER, Pacific Earthquake Engineering Research Centre, 2008.
23. Sakcalı, G.B., Gönül, A., Yüksel, İ., 2019. Seismic Behavior of Historical Masonry Bridges: The Case Study of Irgandi Bridge. International Journal, 6, 25, 24-32.
24. SAP2000. Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures Basic Analysis Reference Manual. Computer and Structres Inc., Berkeley, California,
25. Seismosoft, 2023. SeismoMatch 2023-A Computer Program for Spectrum Matching of Earthquake Records.
26. Sivaraja, S.S., Thandavamoorthy, T.S., Vijayakumar, S., Aranganathan, S.M., Dasarathy, A.K., 2013. Preservation of Historical Monumental Structures Using Fibre Reinforced Polymer (FRP)-Case Studies. Procedia Eng., 54, 472-479.
27. Sözen, Ş., Çavuş, M., 2020. Tek Açıklıklı Tarihi Taş Köprülerde Form Değişikliğinin Köprünün Sismik Davranışına Etkisinin Değerlendirilmesi: Niksar Yılanlı (Leylekli) Köprü Örneği. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8, (1), 48-59.
28. Türkeli, E., 2020. Comparative Dynamic Seismic Analyses of RC Minarets Strengthened with FRP And Buttresses. Journal of Natural Hazards and Environment, 6, (1), 119-136.