GFRP donatılı beton derin kirişlerin kesme davranışının incelenmesi
A research study on shear behavior of GFRP reinforced deep beams
Yazar: SEDAT KARAAHMETLİ
Danışman: PROF. DR. İSMAİL HAKKI ÇAĞATAY ; PROF. DR. SERKAN TOKGÖZ
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, cam elyaf takviyeli polimer (Glass fiber reinforced polymer, GFRP) donatılı beton derin kirişlerin kesme davranışı deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada; aynı boy ve kesit özelliklerine sahip 12 adet derin kiriş numunesi dört nokta yükleme etkisi altında test edilmiştir. Kesme açıklık/derinlik oranı (a/d), donatı oranı ve beton çelik lif oranının GFRP donatılı derin kirişlerin kesme davranışı üzerine etkileri araştırılmıştır. Yapılan testlerde, tüm kirişlerde kemer davranışı etkin olmuş ve kesme altında diyagonal basınç çubuğu kırılmasıyla taşıma gücüne ulaşılmıştır. Derin kirişlerin kesme davranışında a/d, donatı ve beton çelik lif oranlarının oldukça etkili olduğu gözlenmiştir. Sayısal çalışmada; basınç ve çekme çubuğu modeli (strut-and-tie model, STM) ele alınmıştır. Derin kiriş nihai kesme dayanımı tahmininde önemli rol oynayan, diyagonal basınç çubuğu dayanım azaltma faktörünü (βs) etkileyen parametreler incelenmiş ve yapılan analizler sonucunda ACI 318-19 ve CSA S806 için doğrusal ve doğrusal olmayan modeller önerilmiştir. Analizler sonucunda, araştırılan parametrelerin GFRP donatılı derin kirişlerin kesme davranışı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Literatürde yer alan deney sonuçları ile sayısal sonuçlar karşılaştırıldığında, derin kiriş taşıma gücü kapasiteleri ACI 318-19 modeli ile daha yüksek elde edilirken, CSA S806 modeli ile daha düşük ve güvenli tarafta elde edilmiştir. Çalışma kapsamında önerilen βs modelleri, derin kiriş nihai kesme dayanımı tahmininde oldukça başarılı performans göstermiştir.

Abstract:
In this study, shear behavior of (Glass fiber reinforced polymer, GFRP) reinforced concrete deep beams was investigated experimentally and numerically. In the experimental study, 12 deep beam specimens with the same length and cross-section properties were tested under the effect of four-point loading. The effects of shear span/depth ratio (a/d), reinforcement ratio and concrete steel fiber ratio on shear behavior of GFRP reinforced deep beams were investigated. In the tests, arch behavior was effective in all beams and the ultimate load capacity was achieved by shear failure. It has been observed that a/d ratio, reinforcement ratio and concrete steel fiber ratio are considerable effective in the shear behavior of deep beams. In numerical study, strut-and-tie model is discussed. The parameters affecting the strut efficiency factor (βs), which effective in the estimation of the deep beam ultimate shear strength, were examined and because of the analyses linear and nonlinear models were proposed for ACI 318-19 and CSA S806. As a result of the analyses, it was determined that the investigated parameters have a significant effect on the shear behavior of FRP reinforced deep beams. When the experimental results in the literature are compared with the numerical results, the deep beam ultimate load capacities are overestimate with the ACI 318-19 model, while it is underestimated and on the safe side with the CSA S806 model. The βs models proposed within the scope of the study showed a very successful performance in estimating the deep beam ultimate load capacities.