ZIVANA DEMİRLERİNİN YIĞMA DUVARLARIN KAYMA DAVRANIŞINA ETKİSİNİN … · 2018. 1. 11. · Zıvanaları temsilen kullanılan tij demirlerinin çekme dayanımının tayini amacıyla

ZIVANA DEMİRLERİNİN YIĞMA DUVARLARIN KAYMA DAVRANIŞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF IRON CLAMPS / DOWELS ON SHEAR

BEHAVIOR OF MASONRY WALLS

Ali URAL1

ÖZET

Tarihin ilk çağlarından bu yana medeniyetler barınma ihtiyacını karşılamak amacıyla çok farklı türlerde ve tekniklerde yapılar inşa etmişlerdir. Bu yapılardan bazıları günümüze kadar ulaşmıştır. Restorasyonda en önemli aşama hiç şüphesiz ki yapının yapıldığı andaki halinin ortaya konmasıdır. Bu amaçla yapıdan gelen izler dikkatlice incelenerek yapıda kullanılan malzemelerin özellikleri ile yapım teknikleri en doğru bir şekilde belirlenmesi gerekmektedir. Gerek Osmanlı ve gerekse Selçuklu yapılarına bakıldığında taşıyıcı özelliği bulunan duvarlarda genellikle metal bağlantı elemanlarının kullanıldığı görülmektedir. Bu elemanlar oldukça rijit kabul edilen taşıyıcı duvarların davranışlarını sünek hale getirmekte, deprem, sel ve rüzgâr gibi dinamik yanal hareketler karşısında yapının bütünlüğünü korumasını sağlamaktadır. Gerek ulusal ve gerekse uluslararası literatüre bakıldığında, metal bağlantı elemanlarının etkinliğinin incelendiği çalışma sayısı yok denecek kadar azdır. Oysa ki, bu bağlantı elemanlarının yapısal davranışı oldukça yüksek seviyelerde etkilediği açıktır. Bu çalışmada; tarihte düşey metal bağlayıcı eleman olarak kullanılan zıvana demirlerinin yığma duvarın kayma (kesme) davranışına etkisi deneysel metotlarla incelenmiştir. Gerçekleştirilen deneylerde değişken olarak zıvana demirinin çapı dikkate alınmıştır. Modellerin tasarımı ve deneylerin gerçekleştirilmesi aşamalarında TS EN 1052-3 standardından faydalanılmıştır. Elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı ve detaylı bir şekilde sunulmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Zıvana, Kenet, Kayma gerilmesi, taş yığma duvar

ABSTRACT

Since the early ages of history, civilizations have built structures in many different types and techniques in order to meet the need for housing. Some of these structures have survived to the present day. The most important stage in restoration is undoubtedly the release of the state in which the structure is made. For this purpose, the traces coming from the structure should be carefully examined and the properties of the materials used and the construction techniques should be determined in the most accurate way. When looking at the Ottoman and Seljuk structures, it is generally seen that metal fittings are used in the walls with a bearing feature. These elements make the behaviors of the load bearing walls, which are considered to be very rigid, ductile and provide the integrity of the structure in the face of dynamic lateral movements such as earthquakes, floods and winds. According to the national and international literature, the number of studies examining the effectiveness of metal connectors is scarce. However, it is clear that these connectors affect structural behavior at very high levels. In this study; The effects of dowels used as vertical metal binding elements on masonry wall shear behavior were investigated by experimental methods. Diameter of dowels on masonry units are taken into consideration as a variable. The design of the models and the perform of the tests have benefited from the standard TS EN 1052-3. The obtained results are presented in a comparative and detailed manner.

Keywords: Clamp, dowel, shear stress, stone masonry walls

1 Doç. Dr., Aksaray Üniversitesi, Mühendislik Fak, İnşaat Müh. Bölümü, Aksaray, [email protected]

Uluslararası Katılımlı 6. Tarihi Yapıların Korunması ve Güçlendirilmesi Sempozyumu / 2-3-4 Kasım 2017

569

GİRİŞ Tarihin ilk devirlerinden itibaren insanoğlunun barınma ihtiyacı için çok çeşitli yapılar yapılmıştır. Barınma ihtiyaçları için ilk önce mevcut doğal mağaralar kullanılırken yontma taş devrinde yapay mağaralar oluşturulmuş ve daha sonraları doğal taşlar kullanılarak zemin üzerine yığma barakalar yapılmaya başlanmıştır. Dolayısıyla yığma yapı sistemi tarihin ilk çağlarından itibaren kullanılmaya başlamıştır.

Gerek Roma, gerek Selçuklu ve gerekse Osmanlı devrinde yapılmış olan cami, minare, hamam ve kervansaray gibi abidevi yapılar incelendiğinde bu yapıların duvarlarında sadece taş değil, bu taşları birbirine bağlayan bazı bağlantı elemanlarının da kullanıldığını görmek mümkündür. Önceleri söz konusu bağlantı elemanları ahşaptan olsa da daha sonraları metal elemanların kullanımına başlanmıştır. Düşey doğrultudaki iki yığma birimi birbirine bağlayan elemana zıvana, yatayda bağlayan elemana ise kenet denilmektedir. Genellikle zıvanalar her iki ucu sıcakken dövülerek en kesiti artırılmış ince belli formda olan dökme demirlerdir. Zıvananın bir ucu üst sıradaki yığma birime diğer ucu ise alt sıradaki yığma birime tespit edilmek suretiyle her iki yığma birim arasında süreklilik elde edilmektedir. Kenet demirleri U, Z, T, I ve kırlangıç kuyruğu şeklinde olup genellikle U tipi kenetlerin kullanıldığı bilinmektedir. Kenetler ve zıvanalar için yığma birimlerde gerekli çapta ve derinlikte delikler açıldıktan sonra bu bağlantı elemanları açılan deliklere yerleştirilir ve deliklerde kalan boşluk kısımlar kurşun ile doldurulur.

Literatürde yapılan araştırmalar neticesinde kenet ve zıvanaların yığma sisteme olumlu katkılarının olduğu ortaya çıkmaktadır. Şöyle ki, sistemde bağlantı elemanı olarak demirin kullanılmış olması öncelikle sistemin sünekliğine olumlu yönde etkilemektedir. Ayrıca bu bağlantı elemanları sistemin mukavemetini de artırmaktadır. Uslu (2013) ve Koçak (2013) yapmış oldukları yüksek lisans tez çalışmalarında kenet ve zıvanaların yığma duvarların kayma davranışlarına etkisini incelemişlerdir. Elde ettikleri sonuçlardan en önemlisi metal bağlantı elemanlarının yığma duvarların kayma mukavemetini yaklaşık olarak 4 kat artırdığı yönündedir. Papadopoulos (2006), çalışmasında, Apollo Epikourius Tapınağında taş bloklar arasındaki metal bağlantı elemanları incelenmiştir. 3D analizleri ile kenet alanları dikkate alınarak taş blokların taşıma kapasiteleri hesaplanmıştır. Sonuç olarak yığma yapının maksimum direnci sağlaması için taş blokları birbirine bağlayan yeni kenet bağlantı alanları irdelenmiştir. Toumbakari (2008), çalışmasında Atina’da yer alan Parthenon Tapınağındaki kuzey duvarı üzerine bir araştırma yapmıştır. Söz konusu tapınak duvarlarında taşları birbirine bağlamak amacıyla kenetler yer almaktadır. Bu kenetlerin duvarın davranışına etkilerini detaylı bir şekilde ele almıştır. Kourkolis ve Pasiou (2009), çalışmasında eski dönemlere ait olan Parthenon Tapınağındaki yığma yapı elemanı olan mermer bloklar ile bu blokları birbirine bağlayan metal bağlantı elemanları ve harcı incelemiştir. Bu yapıda yapılacak restorasyon çalışmasına ışık tutacak çalışmasında, öncelikle mermer blok, harç ve kenet malzemelerinin mekanik davranışlarını belirlemek için ön deneyler yapılmıştır. Daha sonra yığma yapıya etki edecek yüklere karşın malzemelerin uygun davranışı için kenet sistemlerinin mermer bloklara doğru yerleştirilmesi gerektiği belirtilmiştir. Bu doğrultuda, prizmatik iki adet mermer blok ile aralarına yerleştirilen kenet malzemesinin sonlu elemanlar metodu kullanılarak mekanik özellikleri araştırılmıştır. Bunun yanında ülkemizde de metal bağlantı elemanlarıyla ilgili çalışmalar (Demir, 2012) yapılmaktadır.

Hiçbir mühendislik bilgisi olmadan inşa edilen yığma yapılar özellikle depremlerde ağır hasarlar almaktadır. Bunun temel sebeplerinden birisi taşıyıcı duvarlarda deprem esnasında meydana gelen kayma gerilmelerinin duvarın kayma mukavemetini aşmasından dolayıdır. Tarihi yapılarda özellikle metal bağlantı elemanları kullanılanlarda deprem esnasında kesme hasarları çok nadir olarak meydana gelmektedir. Bu durum göstermektedir ki metal bağlantı elemanları kayma gerilmelerine karşı yığma duvarı güçlü kılmaktadır. Yapılan bu çalışmada zıvana demirlerinin kesme taş yığma duvarların kayma mukavemetine etkisi araştırılmaktadır. Elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak yorumlanmıştır.


570

DENEYSEL ÇALIŞMALAR

Yapılan araştırma deneysel olarak Aksaray Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Yapı Mekaniği Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarda zıvanaların yığma duvarlardaki etkileri detaylandırılarak, 2 tanesi referans olmak üzere toplam 12 adet deney numunesi üzerinde kayma (kesme) testleri yapılmıştır. Referans numunelerde zıvana kullanılmamıştır. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen deformasyonlar ve sayısal değerler karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Malzeme Çalışmaları Deneysel çalışmalarda yığma birim olarak Aksaray yöresinde bulunan volkanik kökenli tüf taşı kullanılmıştır. Taşlar 200x300x600 mm3 ebadında taş ocağından getirtilip Organize Sanayi Bölgesi’nde (OSB) kesilerek deneyde kullanılacak boyut olan 100x150x200 mm3 ebadına getirilmiştir. Kullanılan taşın basınç dayanımının tayini amacıyla TS EN 771-6’ya (2007) uygun metotlar kullanılarak yaklaşık 50 x 50 x 50 mm3 boyutlarında kesilip oda sıcaklığında kuruması sağlanmıştır. Yığma birim numuneleri TS EN 772-1’ de (2012) belirtildiği şekilde 6 adet numune olmak üzere basınç dayanımı testleri Aksaray Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Yapı Mekaniği Laboratuvarında yapılmıştır. Numunelerin basınç dayanımları TS EN 772-1’de (2012) belirtildiği üzere ulaşılan azami yükün, yük uygulanan alana bölünmesiyle hesaplanmıştır. Yük uygulanan alan yığma birimin şerit şeklinde yataklanan brüt yüzey alanıdır. Yığma birimlerin basınç dayanımı, tek numune dayanımlarının aritmetik ortalaması alınarak hesaplanmaktadır. Aşağıdaki Tablo 1’de duvar deneylerinde kullanılan taşın basınç dayanımı sonuçları toplu olarak verilmektedir.

Tablo 1. Duvar deneylerinde kullanılan yığma birimlere ait basınç dayanımı sonuçları

Numune No Enkesit boyutları (mm) Kırılma Yükü (N) Basınç Dayanımı (MPa) a b A1 52 51 12650 4,77 A2 50 50 10850 4,34 A3 50 50 8570 3,43 A4 50 48 9970 4,15 A5 52 50 11450 4,40 A6 51 53 8450 3,13

Ortalama 4,04 Standart Sapma 0,63

Kullanılan taşın eğilmede çekme dayanımının tayini amacıyla TS EN 772-6’ya (2004) uygun olarak hazırlanan yaklaşık 40 x 40 x 160 mm3 (B1-B6 numuneleri) ve 50 x 100 x 150 mm3 (C1-C6 numuneleri) boyutlarındaki toplam 12 adet numune deneye tabi tutulmuştur. Yükleme hızı, sabit ve darbe tesiri olmadan kırılmanın 30-90 saniye arasında gerçekleşmesi amacıyla ayarlanmıştır.

Numunelerin eğilmede çekme dayanımları TS EN 772-6’da (2004) belirtilen şekilde ve aşağıdaki bağıntı yardımıyla hesaplanmıştır.

2bdPLRtf = (1)

Burada; Rtf eğilmede çekme dayanımı (MPa), P prizmanın kırıldığı anda ortasına uygulanan kuvvet (N), b numune genişliği (mm), d numune yüksekliği (mm), L mesnet silindirlerinin eksenleri arasındaki mesafedir (mm).

Tablo 2’de duvar deneylerinde kullanılan taşın eğilmede çekme dayanımı sonuçları toplu olarak verilmektedir. Duvar numunelerinde kullanılmak üzere seçilen tüf taşlarının iki farklı boyutta


571

yapılan testler sonucunda ortalama olarak eğilmede çekme dayanımı 0,65 MPa olarak elde edilmiştir.

Tablo 2. Duvar deneylerinde kullanılan yığma birimlere ait eğilmede çekme deneyleri sonuçları

Numune No P (N) L (mm) b (mm) d (mm) Rtf (MPa) B1 490 100 44 38 0,77 B2 490 100 39 45 0,62 B3 560 100 40 40 0,88 B4 570 100 41 44 0,72 B5 500 100 44 41 0,68 B6 450 100 45 41 0,59 C1 3300 100 49 99 0,69 C2 3990 100 54 97 0,79 C3 2500 100 48 99 0,53 C4 2860 100 51 99 0,57 C5 2570 100 51 99 0,51 C6 2450 100 50 99 0,50

Ortalama 0,65 Standart Sapma 0,12

Zıvanaları temsilen kullanılan tij demirlerinin çekme dayanımının tayini amacıyla TS EN ISO 6892-1’e (2004) uygun olarak ortam sıcaklığında çekme dayanımı deneyine hazır hale getirilmiştir. Deneylerde kullanılan tij demirlerinin çekme mukavemeti 290 MPa civarında bulunmuştur. Deney Düzeneği ve Kayma Numunelerinin Hazırlanması Kayma testleri TS EN 1052-3’te (2004) belirtilen esaslara göre hazırlanan deney düzeneğinde gerçekleştirilmiştir. Deney düzeneğinin çizimi ve fotoğrafı aşağıdaki Şekil 1’de görülmektedir. Söz konusu şekle göre 300mm x 400mm ebadında ve 15mm kalınlığında üç adet çelik plakaya köşelerinden 50mm uzaklıkta delikler delinerek dört adet φ16’lık tij demirleri geçirilmek suretiyle plakalar birleştirilmiştir. Plakaların hareket kabiliyetleri için tijlere bulonlar da yerleştirilmiştir. 10 tonluk yük kapasitesine sahip bir yük hücresi eksenel yükü okuması amacıyla iki çelik plaka arasına sabitlenmiştir. Kayma testleri esnasında numunelere eksenel yükün verilmesi TS EN 1052-3’e göre zorunludur. Söz konusu standarda göre üç ayrı eksenel basınç yükünün her birisi için en az üç adet numune deneye tabi tutulması gerekmektedir. Basınç dayanımı 10 MPa’dan daha yüksek olan yığma birimlerde eksenel basınç yükleri, yaklaşık olarak 0,2 MPa, 0,6 MPa ve 1,0 MPa gerilme temin edilecek büyüklüklerde uygulanmalıdır. Basınç dayanımı 10 MPa’dan daha düşük olan yığma birimlerde ise eksenel basınç yükleri, yaklaşık olarak 0,1 MPa, 0,3 MPa ve 0,5 MPa gerilme temin edilecek büyüklüklerde uygulanmalıdır. Bu çalışmada kullanılan yığma birimler için yapılan basınç testlerinde yaklaşık basınç dayanımlarının 4 MPa civarında olduğu tespit edilmiştir. Buna göre kayma numunelerine uygulanacak eksenel basınç yükü 0,5 MPa olarak dikkate alınmıştır.

Eksenel basınç yükünü vermek amacıyla, tijlere bağlı olan bulonlar sıkarak çelik plakalar hareket ettirilmektedir. Bu hareket sonucunda eksenel basınç yükünü okuyacak olan yük hücresinden yük seviyesi takip edilmektedir. Eksenel yük seviyesi istenen noktaya geldiğinde bulonlar sabitleştirilip kayma yükü verilmesi amacıyla deney düzeneğinin üst kısmına bir adet hidrolik pompa ve üzerine 50 ton kapasiteli bir yük hücresi konulmaktadır. Kayma deney numunesinin ortadaki yığma birimi üst kısma yerleştirilen hidrolik pompa yardımıyla yukarıya doğru çekilmektedir. Yukarıya yerleştirilen 50 ton kapasiteli yük hücresinden okunan değer kesme kuvvetini vermektedir. Deney esnasında deney düzeneğinin ön ve arka tarafında birer adet düşey doğrultuda yerleştirilmiş LVDT’lerin (deplasman ölçer) okuduğu değerlerin ortalaması alınarak ta düşey yönde meydana gelen deplasman miktarları bulunmaktadır. Bu suretle yığma birimler arasındaki kayma dayanımı tayin edilmektedir.


572

Şekil 1. Deney düzeneği

İlgili Türk Standardına göre her bir numunenin kayma dayanımı aşağıdaki formül (2) ile hesaplanmaktadır.

i

enbüyükivoi A

Ff

.2,= (2)

Burada; fvoi her yığma numunenin kayma dayanımını (MPa), Fi,en büyük her yığma numunenin taşıyabileceği en yüksek kesme yükünü (N), Ai ise yığma numunenin yataklanma derzlerine paralel en kesit alanını (mm2) ifade etmektedir.

Deney numunelerinin hazırlanmasında yığma birimler arasına herhangi bir harç uygulaması yapılmamıştır. Bunun temel sebebi bu çalışmada sadece zıvana demirlerinin duvarın kayma kapasitesine etkisinin incelenmesidir. Arada harcın kullanılması halinde, kapasiteye harcın da etkisinin meydana gelmesi kuvvetle muhtemeldir. Bu sebepten dolayı düşey derzlere harç uygulamasından kaçınılmıştır.

Zıvana demirlerinin yığma duvarların kayma kapasitelerine katkısını incelemek amacıyla 2’si zıvanasız referans numune olmak üzere toplamda 12 adet numune teste tabi tutulmuştur. Zıvanalı numuneler için 8mm, 10mm, 12mm, 14mm ve 16mm çaplarında ve 80mm uzunluğunda tijler kullanılmıştır. Bu tijler yığma birimlerin kısa kenarlarından yaklaşık h1=55mm içeriden 40mm

Deney numuneleri

Mesnetler 15mm çelik plaka

10 tonluk yük hücresi

Hidrolik kriko

50 tonluk yük hücresi

16mm’lik rotlar

LVDT’ler


573

derinliğe batırılmak suretiyle kayma numuneleri hazırlanmıştır (Şekil 2). Zıvanaların taş bloklara sabitlenmesi için açılan delik çapları zıvana çaplarıyla aynı olup delik çevresinde herhangi bir boşluk kalmamıştır. Dolayısıyla eritilmiş kurşun, epoksi, vb. herhangi bir malzeme de kullanılmamıştır. Hazırlanan numunelerle ilgili bilgiler aşağıdaki Tablo 3’te detaylı bir şekilde verilmektedir.

Şekil 2. Deney numuneleri ve zıvanaların yerleştirilmesi

Tablo 3. Hazırlanan deney numunelerinin özellikleri

Numune Adı Zıvana çapı (mm) b (mm) h (mm) Ref_1 - 150 220 Ref_2 - 152 218

8mm_1 8 152 218 8mm_2 8 148 218

10mm_1 10 144 218 10mm_2 10 145 216 12mm_1 12 146 215 12mm_2 12 148 215 14mm_1 14 146 219 14mm_2 14 140 215 16mm_1 16 150 228 16mm_2 16 145 221

Yukarıdaki tabloda; b yığma birimlerin kalınlığını, h yüksekliğini belirtmektedir.

Deney Sonuçları Yapılan kayma testleri sonucunda elde edilen sonuçlar bu bölümde grafikler, resimler ve sayısal değerler üzerinden açıklanacak ve yorumlanacaktır. Aynı şartlar altında ikişer kayma numunesi testi gerçekleştirilmektedir. Aşağıdaki Şekil 3’te aynı şartlar altında testleri gerçekleştirilen numunelerin kayma gerilmesi-deplasman grafikleri verilmektedir. Grafik eksenleri kayma gerilmesinde maksimum 0,7 MPa’da, deplasman miktarı ise 30mm’de sabitlenmiştir. Grafiklerden de görüleceği üzere zıvana kullanılmadan teste tabi tutulan yığma numunelerin kayma dayanımları diğer zıvanalı numunelerin hepsinden daha düşük seviyelerde kalmıştır. Referans numunenin kayma dayanımı ortalama olarak 0,37 MPa civarındadır (Şekil 3a). 8mm zıvana kullanılan her iki numunenin test sonuçları birbirine oldukça yakın çıkmıştır. Bu numunelerin ortalama kayma dayanımları 0,46 MPa civarındadır (Şekil 3b). 10mm zıvana ile yapılan testler sonucunda elde edilen ortalama kayma dayanımı yaklaşık olarak 0,44 MPa civarında çıkmıştır (Şekil 3c). 12mm zıvana ile yapılan testler sonucunda elde edilen ortalama kayma dayanımı yaklaşık olarak 0,52 MPa’dır (Şekil 3d). 14mm zıvana ile yapılan testler sonucunda ortalama kayma dayanımı 0,59 MPa’dır (Şekil 3e). En büyük çapa sahip olan zıvanalı numunelerinin ortalama kayma dayanımı ise 0,56 MPa seviyesinde kalmıştır (Şekil 3f).

h

h11

h11

φ

Yığma birimler

Tij demirleri


574

Şekil 3. Kayma gerilmesi-deplasman grafikleri

Aynı özelliklere sahip deney numunelerinin kayma gerilmesi-deplasman grafiklerinden faydalanılarak ortalama değerler tespit edilmiş ve aşağıdaki Şekil 4’te topluca verilmiştir. Buna göre deney numunelerinden ortalama kayma dayanımı en yüksek olan 14mm’lik zıvana demirlerine sahip olan numunelerdir. Bunun hemen altında 16mm’lik zıvanalı numuneler yer almaktadır. 8mm, 10mm ve 12mm’lik zıvanalı numunelerin ortalama kayma dayanımları ise birbirine oldukça yakın çıkmıştır. Referans numune olarak değerlendirilen zıvanasız numunelerin ise ortalama kayma dayanımı diğer zıvanalı numunelerden daha düşük çıkmıştır.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30

Kaym

a Ge

rilm

esi (

MPa

)

Deplasman (mm)

Ref_1 Ref_2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30

Kaym

a Ge

rilm

esi (

MPa

)

Deplasman (mm)

8mm_1 8mm_2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30

Kaym

a Ge

rilm

esi (

MPa

)

Deplasman (mm)

10mm_1 10mm_2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30

Kaym

a Ge

rilm

esi (

MPa

)

Deplasman (mm)

12mm_1 12mm_2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30

Kaym

a Ge

rilm

esi (

MPa

)

Deplasman (mm)

14mm_1 14mm_2

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30

Kaym

a Ge

rilm

esi (

MPa

)

Deplasman (mm)

16mm_1 16mm_2

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)


575

Şekil 4. Numunelerin ortalama kayma gerilmesi-deplasman grafikleri

Gerçekleştirilen testler sonucunda deney düzeneğinden yığma birimler ve zıvanalar çıkartılmıştır. Yığma birimlerdeki hasarlar incelendiğinde mesnetlenmiş birimlerde derin çekme çatlakları olduğu halde ortadaki yığma birimde ezilmeden kaynaklanan hasarlar meydana geldiği görülmüştür. Bunun yanında zıvanalar arasında en büyük deformasyon 8mm çaplı olanlarda meydana gelmiştir. 10mm çaplı zıvanalarda da düşük oranlarda deformasyonlar görülmektedir. Bunun haricindeki diğer büyük çaplı zıvanalarda gözle görülür herhangi bir deformasyon gözlemlenmemiştir. Deneyler sonucunda zıvanalar toplanmış ve Şekil 5’te gösterilmiştir.

Şekil 5. Deney sonucu hasar görmüş numuneler ve zıvanaları

Deneylerden elde edilen sayısal değerler ayrıca aşağıdaki Tablo 4’te topluca verilmektedir. Eksenel yük ifadesi ilgili standartta belirtilen 0,5 MPa basınç gerilmesi yaratması için uygulanmış olan eksenel basınç kuvvetidir. Bu tabloda ayrıca kayma yüzeylerine yerleştirilen zıvanaların alanları hesaplanmış ve kayma alanıyla olan orantısı da çıkartılmıştır. Bu oran betonarme hesaplarındaki donatı oranına benzetilmeye çalışılmıştır. Buna göre kayma dayanımının en yüksek çıktığı zıvana oranı %0,51 ile 14mm_2 numunesinde meydana gelmiştir.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25

Kaym

a Ge

rilm

esi (

MPa

)

Deplasman (mm)

Ref_ort 8mm_ort 10mm_ort 12mm_ort 14mm_ort 16mm_ort

φ8 φ10 φ12 φ14 φ16


576

Tablo 4. Deneylerden elde edilen sayısal değerler

Deney adı Zıvana Oranı (%) Eksenel Yük

(kN) Kayma Dayanımı

(MPa) Dayanıma karşılık gelen deplasman

(mm) Ref_1 - 16,50 0,38 3,32 Ref_2 - 16,57 0,37 10,84

8mm_1 0,1517 16,57 0,47 10,31 8mm_2 0,1558 16,13 0,47 10,84

10mm_1 0,2502 15,70 0,50 5,48 10mm_2 0,2508 15,66 0,39 7,70 12mm_1 0,3603 15,70 0,52 8,48 12mm_2 0,3554 15,91 0,52 10,81 14mm_1 0,4815 15,99 0,56 10,45 14mm_2 0,5114 15,05 0,63 7,71 16mm_1 0,5879 17,10 0,56 12,05 16mm_2 0,6274 18,07 0,57 7,70

Deney numunelerinin zıvana oranı ile kayma dayanımları arasındaki ilişkiyi ortaya koymak için bu iki veri tek grafikte birleştirilmiş ve aşağıdaki Şekil 6’da sunulmuştur. Söz konusu şekilden de görüleceği üzere kayma yüzeyindeki zıvanaların oranı arttıkça numunelerin kayma dayanımları artmaktadır. Elde edilen sonuçların doğrusal bir çizgiyle birleştirilmesi sonucunda zıvana oranı artışıyla kayma dayanımının artması daha net olarak ortaya konmaktadır.

Şekil 6. Kayma dayanımı-zıvana oranı grafiği

SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Bu çalışmada tarihi yığma duvarlarında düşey bağlantı elemanları olarak kullanılmış olan zıvana demirlerinin duvarın kayma kapasitesine etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla 2’si zıvanasız olmak üzere farklı çaplarda zıvanalar kullanılarak üretilen toplamda 12 adet yığma duvar numunesi kayma testine tabi tutulmuştur. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar ve yapılan öneriler aşağıda sunulmaktadır.

Zıvanalı numunelerin kayma dayanımlarının tümü, zıvanasız referans numunenin kayma dayanımından daha büyük çıkmıştır. Bu da göstermektedir ki zıvana kullanımı sonucunda yığma duvarların kayma kapasitelerinde önemli artışlar meydana gelmektedir.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Kaym

a Da

yanı

mı (

MPa

)

Zıvana Oranı (%)

Kayma Dayanımları Doğrusal (Kayma Dayanımları)


577

Bir yığma duvarda eğer zıvana uygulaması yapılacaksa, zıvana delikleri düşeyde üst üste gelmeyecek şekilde açılmalıdır. Bunun sebebi yığma birimlerin kesitlerinin aşırı bir şekilde zayıflatılmaması gerektiğindendir.

Zıvana oranları ile numunelerin kayma dayanımları karşılaştırıldığında zıvana oranı arttıkça dayanım da doğrusal olarak artmaktadır. Fakat, 16mm’lik zıvana uygulaması yapılan numunelerde kayma dayanımı 14mm’lik numunelere göre biraz daha düşük çıkmıştır. Kuvvetle muhtemel 16 mm’den daha büyük çaplı zıvanaların kullanılması halinde bu doğrusallık bozulacak ve mukavemet daha da düşecektir. Bu çalışmada kullanılan malzemeler dikkate alındığında en uygun zıvana oranı %0,49 civarındadır. Bu oranın üzerinde kullanılan zıvanaların yığma birimlere negatif yönde etkisi olacaktır.

Elde bulunan imkanlar dahilinde aynı özelliklere sahip numunelerden ancak ikişer adet numune teste tabi tutulmuştur. Bu sayının daha da artırılması elde edilen sonuçların daha nitelikli olarak elde edilmesini sağlayacaktır. İleriki çalışmalarda bu sayı artırılacaktır.

Elde edilen sonuçlara bakıldığında ileride bu çalışmanın daha da kapsamlı hale getirilmesi mümkündür. Şöyle ki, zıvana demirlerinin yığma birimlere batma derinlikleri de araştırılmalıdır. Bunun yanında zıvana demirlerinin kayma yüzeyindeki konumu ve adedi de araştırılması gereken önemli bir konudur.

KAYNAKLAR

Demir, C., (2012) Seismic Behaviour of Historical Stone Masonry Multi-Leaf Walls, PhD Thesis,

Istanbul Technical University, Graduate School of Science Engineering and Technology, Istanbul.

Koçak Y (2013) Yığma yapılarda kayma dayanımının artırılması amacıyla farklı bağlantı elemanı uygulamaları, Yüksek Lisans Tezi, Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray.

Kourkoulis SK, Pasiou ED (2009) “Epistyles connected with ‘I’ connectors under pure shear”, Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics, 2(2): 81-99.

Papadopoulos, K.A., 2006. The restoration study of the connections between the stone blocks in the steps of the temple of Apollo Epikourios, Proceedings of Structural Analysis of Historical Construction, , Eds with D’Ayala & Fodde, New Delhi.

Toumbakari EE (2008) “The Athens Parthenon: Analysis and interpretation of the structural failures in the orthostate of the northern Wall”, Proceedings of the Structural Analysis of Historical Construction, Eds with D’Ayala & Fodde, New Delhi.

TS EN 1052-3 (2004) Kâgir – Deney Metotları – Bölüm 3: Başlangıç Kayma Dayanımının Tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.

TS EN 771-6 (2007) Kâgir birimler-özellikleri-Bölüm 6: Doğal taş kâgir birimler, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.

TS EN 772-1 (2012) Kâgir birimler-deney yöntemleri-Bölüm 1: Basınç dayanımının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.

TS EN 772-6 (2004) Kâgir birimler-deney metotları-Bölüm 6: Beton kâgir birimlerin eğilmede çekme dayanımının tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.

TS EN ISO 6892-1 (2004) Metalik malzemeler-çekme deneyi-Bölüm 1: Ortam sıcaklığında deney metodu, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.

Uslu S (2013) Tarihi Yığma yapılarda kullanılan metal bağlantı elemanlarının deneysel metotlarda incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray.


578

Documents

ZIVANA DEMİRLERİNİN YIĞMA DUVARLARIN KAYMA DAVRANIŞINA ETKİSİNİN … · 2018. 1. 11. · Zıvanaları temsilen kullanılan tij demirlerinin çekme dayanımının tayini amacıyla