The Effect of Bulbar Range on Strength and Behavior in Block Brick Walls Strengthened with Expanded Steel Sheets

Abstract

The earthquakes that have occurred in the past caused significant damages to numerous structures around the globe, which resulted in huge economic losses and took many lives. Therefore, in order to reduce the damages of structures exposed to a likely earthquake in the future, the damaged buildings, as well as those structures built with low standard, are required to be retrofitted and repaired. In this respect, different retrofitting techniques have been developed in the literature. For what concern the retrofitting and strengthening of the masonry walls, different materials (fibrous polymer strips, carbon fiber fabric, perforated sheet and expanded steel plate etc.) was considered using different methods. However, most of the available methods require too much time and their application is too costly, also during the strengthening process, the evacuation of the buildings is mandatory which makes them less practical. In this study, it is intended to imply more economical and practical method for strengthening infill was using externally-connected expanded steel plates. In this method, the retrofitting process is fulfilled by tying the infill walls from outside therefore the evacuation of the structures is not required. The investigation is conducted by considering a total of five test specimens, where one of them is used as a reference and the other 4 are strengthened. The constructed specimens are then tested under monotonic diagonal loading. The retrofitting process simply began by attaching the expanded steel plates to both sides of the existing infill walls and these plates are then bolted to each other from both sides. It worth mentioning that the distance between the bolts is designated as the test variable. As a result, it was observed that the strengthened masonry walls with expanded steel plates behave as a composite material until the bolts reached their yielding capacities. In addition, the retrofitted specimens maintained their integrity up to the end of the experiment and their load bearing capacities were increased. Furthermore, mechanical properties of strengthened masonry walls such as their rigidity, ductility and energy dissipation was increased significantly and accordingly their behavior have been affected positively. 

Keywords

• Vertical in filled brick walls with openings
• rehabilitation
• expanded steel plate
• masonry building
• monotonic diagonal loading

Genişletilmiş Çelik Levhalarla Güçlendirilmiş Blok Tuğla Duvarlarda Bulon Aralığının Dayanım ve Davranış Üzerindeki Etkisi

Öz

Dünya genelinde meydana gelen büyük şiddetli depremler; çok sayıdaki binaların hasar görmesine neden olmuş, can ve mal kaybına yol açmıştır. Bu nedenle ileride meydana gelmesi muhtemel yeni depremlere karşı hasarlı ve kusurlu üretilmiş binaların onarım ve güçlendirilmesi önem arz etmektedir. Bu konuyla ilgili araştırmacılar tarafından farklı güçlendirme teknikleri geliştirilmiştir. Literatürde; yığma yapıların taşıyıcı duvarlarda farklı malzemeler (FRP şeritler, karbon lifli kumaş, delikli sac ve genişletilmiş çelik levha vs) ile güçlendirilmesi üzerine farklı yöntemler üzerinde durulmaktadır. Ancak, bu yöntemlerin birçoğunun maliyetlerinin çok yüksek olması, zaman alıcı ve zahmetli olması ve uygulama esnasında yapının tahliye edilmesi gibi olumsuz durumlar da söz konusu olabilmektedir. Bu çalışmada; araştırma konusu olan yığma yapılar için düşey delikli blok tuğla duvarlarının güçlendirilmesi amacıyla yerli üretim, ucuz ve sünekliği artıran genişletilmiş çelik levhaların kullanılması öngörülmüştür. Bu malzeme yığma blok duvarın ön ve arka yüzüne ankrajlanarak uygulanması ile gerçekleştirilmektedir ve seri olarak uygulanabilmesi ile yığma yapının tahliyesine gerek kalmadan güçlendirilmesi mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada; bir adet referans, 4 adet güçlendirilmiş eleman olmak üzere toplam 5 adet deney elemanı hazırlanmıştır. Numuneler, düşey diyagonal olarak tekdüze basınç yükleri altında test edilmiştir. Mevcut tuğla duvarlarının iki yüzüne genişletilmiş çelik levhalar eklenmiş ve bu levhalar duvarın iki tarafından bulonlar ile bağlanarak duvar elemanları güçlendirilmiştir. Düşey delikli blok tuğla duvarı deney elemanlarına uygulanan bulon aralıkları deney değişkeni olarak belirlenmiştir. Yapılan deneylerin sonucunda, elemanların yük taşıma kapasitesinin, dayanımının, sünekliğinin ve rijitliğinin arttığı görülmüştür. Ayrıca deney elamanlarının deney sonuna kadar bütünlüklerini korudukları tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Yığma Yapı
• düşey delikli blok tuğla
• güçlendirme
• genişletilmiş çelik levha
• diyagonal basınç yüklemesi

Kaynakça

1. ASTM E519/E519M-10. (2010). Standard test method for diagonal tension (shear) in masonry assemblages. American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania, U.S.A.
2. Bahçekapılı, S. (2003). Mevcut betonarme yapıların depreme karşı güvenliğini belirleme yöntemleri. Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi.
3. DBYBHY, (2018). Deprem bölgelerinde yapılacak binalar hakkında yönetmelik. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, Türkiye.
4. Cumhur, A. (2016). Tuğla dolgu duvarların genişletilmiş çelik levhalar ile güçlendirilmesi. Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Doktora Tezi.
5. Cumhur, A., Altundal, A., Kalkan, İ., Aykaç, S. (2016). Behaviour of brick infill walls strengthened with expanded steel plates. Bulletin of Earthquake Engineering 14.11 (2016): 3231-3258.
6. FEMA, F. (1998). FEMA 306. (1998). Evaluation of earthquake damaged concrete and masonry wall buildings. Federal Emergency Management Agency, Redwood City, California, U.S.A.
7. ISO 6892-1, (2016), Metallic materials- Tensile testing - Part 1: Method of test at room temperature.
8. Najıf İ., Robert B. Petersen, ve Mark J.Masia. (2011). Diagonal shear behaviour of unreinforced masonry wallettes strengthened using twisted steel bars. Construction and Building Materials Pages 4386-4393

9. Özbek, E., (2015). Delikli çelik levhalarla güçlendirilmiş tuğla duvarların çerçeve davranışı üzerindeki etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü 176. Doktora Tezi.
10. Tekeli, H., Akyürek O., Deniz M., Hersat E., Kara N., Tosun U., ve Kaya F. (2014). Betonarme çerçevede dolgu duvarların hasır çelik donatılı sıva ile güçlendirilmesi. Beü Fen Bilimleri Dergisi