Yüksek kirişlerde çelik lif etkisinin deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of steel fiber effect on deep beam
Yazar: YÜKSEL GÜL ASLANBAY
Danışman: PROF. DR. FATİH ALTUN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Betonarme yüksek kirişler, çok katlı yüksek yapılardan kıyı liman yapılarına kadar birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Transfer kirişleri, kazık başlıkları, köprü başlık kirişleri gibi yük aktarma elemanları olarak da kullanılırlar. Yüksek kirişlerin davranışı, narin kirişlerden oldukça farklıdır. Yüksek kirişlerin narin kirişlere göre kesme açıklığının etkili derinliğe oranının az olması nedeniyle, narin kirişlerde eğilme davranışı hakim iken, yüksek kiriş davranışını kesme kuvveti yönetmektedir. Beton malzeme özellikleri bakımından gevrek ve çekme dayanımı yönünden zayıftır, çekme gerilmelerine maruz kaldığında, güç tükenmesine ulaşması kolay ve gevrek olur. Bu nedenle betonarme kirişlerde kayma gerilmelerini karşılamak üzere geleneksel enine donatı olan etriye kullanılmaktadır. Fakat elemanların kesme dayanımını ve sünekliğini artırmak üzere tez çalışması kapsamında yüksek kirişlere çelik lif katkısı yapılmıştır. Ayrıca genelde yapılan deneysel çalışmalarda, deney düzeneğinin kolay olması nedeniyle basit mesnet kullanılırken, yapıdaki gerçek davranışın ele alınabilmesi için tez çalışmasında deney düzeneği ankastre mesnet olacak şekilde tasarlanmıştır. Çalışma kapsamında ikisi referans (çelik lifsiz) olmak üzere 20 adet betonarme yüksek kirişte kesme davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Numunelerde çelik lif oranı hacimsel olarak %0.5,1.0 ve 1.3 olarak değişmektedir. Ayrıca, yüksek kirişlerin ABAQUS programı ile sonlu eleman analizleri yapılmış, deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Deneysel ve nümerik sonuçlar incelendiğinde hacimce çelik lif oranının %0.5 ve %1 olması durumu, yük taşıma kapasitesi, enerji tüketme kapasitesi ve süneklik açısından olumlu sonuçlar oluştururken, oranın %1.3'e çıkması negatif sonuçlar meydana getirmektedir.

Anahtar Kelimeler: Betonarme yüksek kiriş, ankastre mesnet, kesme davranışı, çelik lif, abaqus, sonlu elemanlar

Abstract:
Reinforced concrete deep beams are widely used in many areas, from multi-storey tall buildings to offshore structures. They are also used as load-transferring elements, such as transfer girders, pile caps and bridge cap beams. The behavior of deep beams is quite different from slender beams. Due to the low shear span to effective depth, flexure behavior dominates in slender beams, while shear force governs the behavior in deep beams. Concrete fails suddenly and easily when it is subjected to shear stresses since it is a brittle material and weak in tension. For this reason, stirrups, which are traditional transverse reinforcement, are used to absorb shear stresses in reinforced concrete beams. However, steel fibers were added to the high beams within the scope of the thesis study to increase the shear strength and ductility of the elements. While simple support is generally used in studies due to the ease of the experimental setup, in this study the setup was designed as fixed support in order to reveal the real behavior of the structure. Within the scope of the study, the shear behavior of 20 reinforced concrete deep beams, two of which were reference (without steel fibers), was experimentally examined. The steel fiber ratio in the samples is 0.5, 1.0 and 1.3% by volume. Additionally, finite element analyses of the deep beams were performed with the ABAQUS program and compared with the experimental results. When experimental and numerical results are examined, 0.5% and 1% steel fiber content by volume occurrs positive results in terms of load bearing capacity, energy consumption capacity, and ductility, while 1.3% causes negative results.

Keywords: Reinforced concrete deep beam, fixed support, shear behaviour, steel fiber, abaqus, finite elements