Düşey düzlemde eğri eksenli betonarme kirişlerin davranışı
Behavior of reinforced concrete beams with in-plane curvature
Yazar: EMRE GÖKTUĞ ÖZER
Danışman: PROF. DR. SABAHATTİN AYKAÇ ; PROF. DR. İLKER KALKAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kiriş = Reinforced concrete beam ; Eksen = Axis ; Enerji sönümleme = Energy damping ; Eğri kirişler = Curved beams ; Kirişler = Beams ; Süneklik = Ductility

Özet:
Betonarme yapılarda kirişler, genellikle düşey yükler altında eğilmeye çalışan yatay taşıyıcı elemanlar olarak kullanılırlar. Günümüz geleneksel betonarme yapılarında düz eksenli kirişler sıklıkla tercih edilmektedir. Yatay düzlemde eğri eksenli kirişler, otoyol köprüleri ve mimari açıdan alımlı olması istenen özel yapılarda tercih edilir. Bu çalışmanın konusunu oluşturan düşey düzlemde eğri eksenli kirişler ise, kemer görünüşüne sahip olması istenen kısa açıklıklı yaya üst geçidi gibi özel yapılarda kullanılır. Yapılan literatür araştırması, yatay düzlem içerisinde eğriliğe sahip ve eğrilik düzlemine dik yönde yüklenen betonarme kirişler ile ilgili teorik, deneysel ve nümerik çalışmaların sayıca fazla olduğunu, fakat düşey düzlemde eğriliğe sahip olan ve eğrilik düzlemi içerisinde yüklenen betonarme kirişler ile ilgili çalışmaların kısıtlı olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada, farklı düşey eksen eğriliği, çekme ve basınç donatısı oranlarına sahip betonarme kirişlerin düşey yük altında davranış ve dayanımları araştırılmıştır. Bu bağlamda, toplam 15 adet betonarme kiriş test edilmiştir. Eksen eğriliği olmayan düz betonarme (referans) kirişler az (4Φ10 basınç, 6Φ10 çekme donatısı), orta (5Φ10 basınç, 9Φ10 çekme donatısı) ve çok donatılı (6Φ10 basınç, 12Φ10 çekme donatısı) olacak şekilde üç sınıfa ayrılmıştır. Bu üç adet referans numunesine ek olarak, 75 mm, 150 mm, 300 mm ve 450 mm düşey yükseltiye (f) sahip, az, orta ve çok donatılı 12 adet eğri eksenli kiriş, monotonik düşey yükleme altında test edilmiştir. Yapılan deneyler, düşey eksen eğriliği arttıkça taşıma gücünün ve enerji sönümleme kapasitesinin azaldığını göstermiştir. Ayrıca, düşey eksen eğriliği yüksek, çok donatılı kirişlerde aderans problemlerinin ortaya çıktığı görülmüştür. Çalışmanın son bölümünde, eş donatılı kirişlerde düşey eksen eğriliği arttıkça kirişin dayanımının 1-f/L oranı ile azaldığı belirlenmiştir.

Abstract:
In reinforced concrete structures, beams are generally used as horizontal load-bearing member subject to flexure under vertical loads. Straight reinforced concrete beams are generally preferred in traditional reinforced concrete structures. Beams with out-of-plane curvature are adopted in, highway bridges and special structures that are desired to be architecturally attractive. Beams with in-plane curvature, which is the subject of this study, are used in special structures such as short-span pedestrian overpasses that are desired to resemble arches. The literature research has shown that there are many theoretical, experimental and numerical studies on reinforced concrete beams that have curvature in the horizontal plane and are loaded in the perpendicular direction to the plane of curvature, but the studies on reinforced concrete beams that have curvature in the vertical plane and loaded in the plane of curvature are limited. In this study, the behavior and strength of reinforced concrete beams with different vertical curvature and tension and compression reinforcement ratios under vertical load were investigated. In this context, a total of 15 reinforced concrete beams were tested. Straight reinforced concrete (reference) beams without axial curvature are divided into three classes, as lightly (4Φ10 compression, 6Φ10 tensile reinforcement), moderately (5Φ10 compression, 9Φ10 tensile reinforcement) and heavily-reinforced (6Φ10 compression, 12Φ10 tensile reinforcement). In addition to these three reference beams, 12 lighlty, moderately and heavily-reinforced curvilinear beams with vertical dimension of rise (f) of 75 mm, 150 mm, 300 mm and 450 mm were tested under monotonic vertical loading. Experiments have shown that as the vertical curvature increases, the bearing capacity and energy absorption capacity decrease. In addition, it has been observed that bonding problems occur in heavily-reinforced beams with high vertical axis curvature. In the last part of the study, it was determined that as the vertical axis curvature increases in beams with identical reinforcement, the strength of the beam decreases with the ratio of 1-f/L.