Beton örtüsünün ve donatı yerleşiminin betonarme kiriş performansına etkisinin deneysel olarak incelenmesi
The experimental investigation of the effect of concrete cover and localization of reinforcement on reinforced concrete beam performance
Yazar: BERKAY ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. ORHAN DOĞAN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Uzun yıllardır inşaat sektöründe yapı malzemesi olarak kullanılan beton basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı düşük ve gevrek bir malzeme olduğu için özellikle çekme bölgelerinde sünek bir malzeme olan çelik donatı ile desteklenmektedir. Bu sebeple beton ile donatı arasındaki kenetlenmeyi sağlayan aderans, betonarmenin varoluş nedenidir. Beton ile donatı arasındaki ara yüzey kayma gerilmesi olan aderans ancak uygun donatı yerleşimi ve beton örtüsü ile elde edilebilmektedir. Beton ile donatının kenetlenebilmesi için birbirlerine daha çok temas etmesi gerekmektedir. Bu sebeple uygulama esnasında donatı yerleşiminde oluşabilecek hatalar aderansı doğrudan etkilemektedir. Aderansı tehdit eden üç faktörden birincisi korozyon, ikincisi beton örtüsünün yetersiz olması ve üçüncüsü ise donatı yerleşiminde aralıkların az olmasıdır. Korozyon arttıkça donatının beton ile kenetlenmesi azalacağı için aderans da azalmaktadır. Beton örtüsünün yetersiz olması durumunda da donatının 360 derece kenetlenme yapamadığı bilinmektedir. Donatı yerleşiminin çok sık olması durumunda ise donatıların arasına beton giremeyeceği için tam bir kenetlenme olamamaktadır ve aderans azalmaktadır. 
Mevcut durumda proje aşamasında donatı yerleşimi ve beton örtüsü kalınlıkları standartlara uygun şekilde tasarım yapılmasına rağmen bu konular uygulama esnasında hataya açıktır. Böyle olunca statik proje ile gerçek yapı elemanı arasında ciddi performans farkı oluşabilmektedir.
Bu deneysel yüksek lisans çalışmasında 1/2 ölçekli, kesiti 15x30 cm olan ve uzunluğu, kemerlenme etkisi olmayacak şekilde, 205 cm olan 4 farklı grupta 8 adet betonarme kiriş üretilerek, kirişlerin çekme bölgesindeki donatı yerleşiminden ve beton örtüsünden kaynaklı aderansın kiriş performansına etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Betonarme kirişler üç noktalı eğilme testine tabi tutulmuştur. 
Bu deneysel çalışmanın sonucunda; donatı yerleşimi ve beton örtüsü farklı olan betonarme kiriş numunelerinin yük-sehim grafiği oluşturularak başlangıç rijitlikleri, yük taşıma kapasiteleri, sehim değerleri, tüketilen enerji miktarları yüzdesel olarak araştırılmıştır.
Yapılan bu deneysel çalışma sonucu kiriş açıklıklarının çekme bölgesinde donatıların sık yerleştirilmesi veya beton örtüsünün yetersiz olması durumunda;
•	Erken aderans kaybı sebebiyle başlangıç rijitliğinin azaldığı,
•	Aderans kaybı nedeniyle kullanılabilirlik sehim limitinin daha düşük yükler altında aşıldığı ve bu sebeple daha az enerji tüketildiği,
•	Faydalı yüksekliği arttığı için yük taşıma kapasitesinin arttığı ancak yangın ve korozyon zafiyetinin oluştuğu,
•	Yük taşıma kapasitesine ulaşıldığında daha fazla sehim oluştuğu ve enerji tüketme miktarının arttığı,
•	Nervürlü donatıların düz donatı davranışına benzer şekilde davranıp, sıyrılarak daha az sayıda fakat geniş eğilme çatlakları ve kesme ile eğilmenin ortak etkisiyle oluşan eğik çatlakların oluştuğu görülmüştür.

Abstract:
Concrete, which has been used as a building material in the construction industry for many years, is a brittle material with high compressive strength and low tensile strength, and is supported by steel reinforcement, which is a ductile material, especially in tensile areas. For this reason, the adherence between concrete and reinforcement is the reason for the existence of reinforced concrete. Adherence, which is the interface shear stress between concrete and reinforcement, can only be achieved with appropriate reinforcement placement and concrete cover. In order for concrete and reinforcement to interlock, they should contact each other more. For this reason, errors that may occur in reinforcement placement during application directly affect adherence. The first of the three factors that threaten adherence is corrosion, the second is insufficient concrete cover and the third is insufficient spacing in reinforcement placement. As corrosion increases, adherence decreases as the interlocking of reinforcement with concrete decreases. In case of insufficient concrete cover, it is known that the reinforcement cannot make 360 degree interlocking. If the reinforcement placement is too dense, there is no complete interlocking between the reinforcement and adherence decreases.
In the current situation, although reinforcement placement and concrete cover thicknesses are designed in accordance with the standards at the project stage, these issues are open to error during application. As such, a serious performance difference may occur between the static project and the actual structural element.
In this experimental master's study, 8 reinforced concrete beams in 4 different groups of 1/2 scale, with a cross section of 15x30 cm and a length of 205 cm without arching effect, were produced to determine the effect of adherence caused by reinforcement placement and concrete cover in the tension zone of the beams on the beam performance. Reinforced concrete beams were subjected to three-point bending test.
As a result of this experimental study, load-deflection graphs of reinforced concrete beam specimens with different reinforcement placement and concrete cover were created and initial stiffness, load carrying capacity, deflection values and energy consumed were investigated in percentage terms.
As a result of this experimental study, if the reinforcements are placed frequently or the concrete cover is insufficient in the tension zone of the beam spans;
•	Reduced initial stiffness due to early loss of adherence,
•	Due to the loss of adherence, the usable deflection limit is exceeded under lower loads and therefore less energy is consumed,
•	As the useful height increases, the load carrying capacity increases, but fire and corrosion vulnerability occurs,
•	When the load carrying capacity is reached, more deflection occurs and the amount of energy consumption increases,
•	It was observed that ribbed reinforcement behaved similarly to plain reinforcement and formed fewer but wider flexural cracks and oblique tensile cracks caused by the joint effect of shear and bending.