Dynamic Analysis of a Masonry Watch Tower

Abstract

The materials used in the structures made with the techniques of masonry structure show brittle behavior. For this reason, masonry structures, especially those built without engineering service, are in the group of structures that are not good in terms of earthquake behavior. If the bearing capacities of the materials used in such structures are exceeded, sudden breaks and cracks are observed in the structure. One such example is the towers. In towers, masonry and wooden bearing systems are commonly seen, especially from historical ones. It is necessary to know the behavior of structures such as watchtowers, which are the subject of the study, against earthquake and wind. Also, their weaknesses should be determined and their strength should be increased. Researches on the behavior of masonry structures against earthquakes, their inadequacies, the design of earthquake-resistant reinforced concrete buildings, the repair and strengthening of damaged buildings, etc. are still ongoing. The aim of this study is to investigate the dynamic analysis of a masonry tower and evaluate the results. According to the results of the research, it has been determined that although the compressive strength of slim masonry structures is high, their shear stress resistance remains weak. While the ductility of such slim and tall structures should be as high as possible, it has been observed that even if the stresses that will occur in the structure built with the low ductility masonry technique can be carried, the damage caused by brittle fractures in large earthquakes cannot be avoided.

Keywords

• Tower
• Masonry Structures
• Dynamic Analysis
• Earthquake

Yığma Bir Seyir Kulesinin Dinamik Analizi

Öz

Yığma yapı tekniğiyle oluşturulan yapılarda kullanılan malzemeler gevrek davranış göstermektedir. Bu nedenle yığma yapılar özellikle mühendislik hizmeti görmeden inşa edilenleri deprem davranışları açısından iyi olmayan yapı grubuna girmektedir. Bu tür yapılarda kullanılan malzemelerin taşıma kapasitelerinin aşılması durumunda, yapıda ani kırılma ve çatlaklar görülmektedir. Yığma yapı örneklerinden biri de kulelerdir. Seyir kulelerinde, özellikle tarihi olanlarında yaygın olarak yığma ve ahşap taşıyıcı sistemler görülmektedir. Çalışmanın konusunu oluşturan seyir kuleleri gibi yığma tipe sahip yapıların deprem ve rüzgâra karşı davranışlarının bilinmesi ve zayıf bölümlerinin belirlenip dayanımlarının artırılması gerekmektedir. Yığma yapıların deprem karşısında ki davranışı, yetersizlikleri, depreme dayanıklı betonarme binaların tasarımı, hasar görmüş binaların onarımı, güçlendirilmesi vb. konular üzerinde halen araştırmalar sürmektedir. Bu çalışmanın amacı, yığma bir seyir kulesinin dinamik analizinin gerçekleştirilip sonuçlarının değerlendirilmesidir. Araştırma sonuçlarına göre, kuleler gibi narin yığma yapıların basınç dayanımları her ne kadar yüksek olsa da kayma gerilmelerine karşı olan dayanımlarının zayıf kaldığı tespit edilmiştir. Bu tür narin ve yüksek yapıların sünekliklerinin olabildiğince yüksek olması gerekirken düşük sünekliğe sahip yığma yapı tekniğiyle inşa edilmesi durumunda yapıda oluşacak gerilmeler karşılanabilse bile, büyük depremlerde gevrek kırılmalardan kaynaklanan hasarlardan kaçınılamayacağı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Kule
• Yığma Yapılar
• Dinamik Analiz
• Deprem

Kaynakça

1. Acar, R. (2009). Anıtsal Kule Türü Yapıların Deprem Davranışlarının İncelenmesi Ve Alternatif Sistemlerin Geliştirilmesi. (Yüksek Lisans Tezi). Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı.
2. Bayülke, N. (1980). Yığma Yapılar. T.C. İmar ve İskân Bakanlığı Deprem Araştırma Enstitüsü Başkanlığı, Ankara. Biçen, V. S., Işık, E., Arkan, E., & Ulu, A. E. (2020). A study on determination of regional earthquake risk distribution of masonry structures. ArtGRID-Journal of Architecture Engineering and Fine Arts, 2(2), 74-86.
3. Çırak, İ. F. (2011). Yığma yapılarda oluşan hasarlar, nedenleri ve öneriler. Uluslararası Teknolojik Bilimler Dergisi, 3(2), 55-60.
4. Çöğürcü, M. T. (2007). Yığma Yapıların Yatay Derz Güçlendirme Yöntemiyle Güçlendirilmesi. (Doktora Tezi). Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı.
5. Ertekin, B. (2020). Mevcut bir yığma yapının sismik performansının belirlenmesi ve güçlendirme yöntemi (Master's thesis, İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Lisansüstü Eğitim Enstitüsü).
6. Hadzima-Nyarko, M., Ademovic, N., Pavic, G., & Sipos, T. K. (2018). Strengthening techniques for masonry structures of cultural heritage according to recent Croatian provisions. Earthquakes and Structures, 15(5), 473-485.
7. Işık, E., & Antep, B. (2018). Ahlat İlçesinde Yer Alan Tarihi Yığma Minarenin Yapısal Analizi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7(1):46-56.
8. Işık, E., Antep, B., Büyüksaraç, A., & Işık, M. F. (2019). Observation of behavior of the Ahlat Gravestones (TURKEY) at seismic risk and their recognition by QR code. Structural Engineering and Mechanics, An Int'l Journal, 72(5), 643-652.

9. Işık, E., Harirchian, E., Arkan, E., Avcil, F., & Günay, M. (2022). Structural Analysis of Five Historical Minarets in Bitlis (Turkey). Buildings, 12(2), 159.
10. İzol, R., Gürel, M. A., Pekgökgöz, R. K., & Avcil, F. (2019). Out-of-plane seismic resistance of high masonry walls having rectangular buttresses. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34(2), 1007-1023.
11. Karasin, I. B., & Isik, E. (2016). Protection of Ten-Eyed Bridge in Diyarbakır. Budownictwo i Architektura, 15(1), 87-94.
12. Koç, V. (2016). Depreme Maruz Kalmış Yığma ve Kırsal Yapı Davranışlarının İncelenerek Yığma Yapı Yapımında Dikkat Edilmesi Gereken Kuralların Derlenmesi. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2 (1): 36-57.
13. Kökan, H. (2019). Ard Çekmeli Radye Temeller İle Betonarme Radye Temellerin Karşılaştırılması. (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı. SAP2000. Computers and Structures Inc., (2002). Three Dimensional Static and Dynamic Finite Element Analysis and Design of Structures, Berkeley, California
14. Tarihi Yapılar için Deprem Risklerinin Yönetimi Kılavuzu (TYDRYK), (2017), Vakıflar Genel Müdürlüğü, Ankara. TBDY-2018. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. T.C. Resmi Gazete; 30364, Ankara, Türkiye.
15. Türkiye Deprem Tehlike Haritaları İnteraktif Web Uygulaması TDTH (2018), https://tdth.afad.gov.tr/, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara.