Yüksek performanslı betonarme kirişlerin minimum donatı 
oranının kırılma mekaniği esaslarına göre belirlenmesi
The determination of minimum reinforcement ratio of high 
performance reinforced beams based on fracture mechanics
Yazar: MUHAMMED GÜMÜŞ
Danışman: PROF. DR. ABDUSSAMET ARSLAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
gereken boyuna donatı oranının minimum değeri yönetmelikler tarafından belirtilmiştir.
Ancak yüksek performanslı betonarme elemanlarda minimum donatı oranı üzerine yapılan
çalışmalar oldukça sınırlı kalmıştır. Ayrıca yüksek performanslı betonlarda gerilme bloğu
parametrelerinin normal betonlara göre farklı olması, yüksek performanslı betonarme
elemanların hesabında taşıma gücü yöntemi yerine enerji esaslı bir çözüm yönteminin
gerekliliğini de ortaya çıkarmıştır. Bu nedenle, yüksek performanslı betonarme elemanların
minimum donatı oranını belirlemek için kırılma mekaniği esaslı deneysel bir çalışma
yapılmıştır. Yapılan çalışmada, Eurocode 2'de kirişler için kullanılması gereken minimum
donatı miktarını belirtilen ifade göz önünde bulundurularak, üç farklı donatı oranı
belirlenmiştir. Yüksek dayanımlı betondan üretilen kirişlerin sünekliğini artırmak amacıyla
karışıma farklı oranlarda karbon ve çelik lif ilave edilmiştir. Her bir farklı lif ve donatı
içeriğine sahip betonlardan birer adet olmak üzere toplamda 18 adet betonarme kiriş
üretilerek dört noktalı eğilme deneyi yapılmıştır. Farklı lif içeriğine sahip karışımlardan
üretilen numunelere standart basınç, yarma ve direk çekme testleri uygulanarak, yüksek
performanslı betonların mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca kırılma enerjisini
belirlemek için her karışımdan dört adet kiriş elemanı üretilerek standart kırılma enerjisi
deneyleri yapılmıştır. Deney sonunda karbon lifin betonun kırılma enerjisine etkisinin,
çelik lifin etkisine göre oldukça düşük kaldığı görülmüştür. Karışımda kullanılan çelik lif
içeriği ile minimum donatı oranı arasındaki değişim incelenerek gerekli bağıntılar
çıkarılmıştır. Elde edilen bağıntı literatürde belirtilen eşitliklerle karşılaştırılmış ve
literatürdeki ifadelerin yüksek performanslı betonlar için daha korumacı olduğu, minimum
donatı oranı için daha fazla donatı alanı gerektirdiği görülmüştür.

Abstract:
Minimum axial reinforcement required to prevent traditional beams from brittle behavior
was defined by several specifications. However, the conducted studies on minimum
reinforcement ratio of high performance concrete were very limited. Besides, a solution
method based on energy principles rather than ultimate limit state design for high
performance reinforced concrete has arisen because stress block parameters of high
performance concrete differ from that of traditional concrete. Therefore, an experimental
study based on fracture mechanic laws was conducted to determine the minimum
reinforcement of high performance concrete. In the present study, considering the
minimum reinforcement ratio for beams explained by Eurocode-2, three different
reinforcement ratios were utilized. Different fractions of carbon and steel fibres were used
in order to increase ductility of beams having high strength concrete. In total 18 identical
reinforced concrete beams were produced and four point bending tests were performed on
the beams. Mechanical properties of high performance concrete were determined by
standard compression, Brasilian splitting and direct tension tests. Moreover, a standard
fracture energy test was performed with the unreinforced beams to determine the fracture
parameters. After the experiment, it could be concluded that the effect of the carbon fibre
on the fracture energy was very limited to that of steel fibre. The relation between the
fraction of steel fibre and minimum reinforcement ratio was investigated and the equation
defining minimum reinforcement ratio was obtained. The results from the present study
were compared with the results reported in the literature and it was seen that the equations
from literature were more conservative than the present study and the equations
overestimate the minimum reinforcement ratio for high performance concrete.