Çarpma etkisine maruz öngerilmeli kirişlerin davranışının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the behavior of prestressed beams subjected to impact
Yazar: ABDULHALİM AKKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN KIRTEL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, yanal doğrultudan farklı enerjili darbe yüklerine maruz kalan ancak taşıma gücünün önemli bir kısmını muhafaza eden, farklı öngerilme seviyelerine sahip öngermeli (önçekmeli) kirişlerin yük taşıma ve deplasman kapasitelerindeki değişimin tespit edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, öngermeli kirişlere düşük rijitliğe sahip oldukları yan doğrultudan ağırlık düşürme yöntemiyle darbe yükü uygulanarak, kirişlerin hasar görmeleri sağlanmıştır. Darbe etkilerinin, yük taşıma ve deplasman kapasitesi üzerinde oluşturduğu değişikliğin tespiti için, darbe hasarı gören kirişler üzerinde eğilme deneyleri yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda artık yük taşıma ve deplasman kapasiteleri, etkin kesit rijitlikleri, yerdeğiştirme süneklikleri ve enerji yutma kapasiteleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, hasarsız referans kirişlerine ait sonuçlar ile karşılaştırılarak öngermeli kirişlerin davranışlarındaki değişim incelenmiştir. 
Bu çalışmada kullanılanan öngermeli kirişlerin maksimum donatı yüzdesi, TS-3233'de belirtilen üst sınır hedeflenerek belirlenmiştir. Ayrıca bu kirişler, %42, %50 ve %70 olmak üzere üç farklı başlangıç öngerilme miktarına (öngerilme seviyesine) sahip olacak şekilde üretilmiştir. Burada, hatalı uygulama veya kalibrasyonu bozuk cihazlarla yapılan öngermeli yapı elemanı üretimlerinde, hedeflenenden daha fazla öngerilme kayıplarının meydana geldiği durumlar göz önünüde bulundurulmuştur.
Tez çalışmasında kullanılacak darbe enerji seviyelerini belirlemek için literatürde yapılan benzer çalışmalar incelenmiş ve pilot deneyler yapılmıştır. Bu çalışmalardan elde edilen bilgiler neticesinde 6 farklı darbe enerji seviyesi belirlenmiştir. En düşük darbe enerji seviyesi için düşme yüksekliği 2,25 m ve vurma başlığı kütlesi (düşürülen cisim) 71,15 kg seçilmiştir. Diğer 5 farklı enerji seviyesi için düşme yüksekliği 3 m, vurma başlığı kütleleri ise sırasıyla 71,15 kg, 88,95 kg, 124,6 kg, 142,3 kg ve 177,95 kg olarak belirlenmiştir. Darbe etkisine maruz kalan hasarlı öngermeli kirişlerin davranışlarındaki değişimi incelemek için darbe sonrası statik eğilme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kirişlerin davranışlarındaki değişim, artık yük taşıma kapasitesi, deplasman kapasitesi, etkin kesit rijitliği ve yerdeğiştirme sünekliği karşılaştırılarak incelenmiştir. Belirlenen düşük ve orta seviye darbe enerjileri, donatı yüzdesi yüksek öngermeli kirişlerin artık yük taşıma kapasitelerini ihmal edilebilir düzeyde etkilerken, yüksek darbe enerjileri olumsuz yönde etkilemiştir.
Bu çalışmada kullanılanan öngermeli kirişlerin maksimum donatı yüzdesi, TS-3233'de belirtilen üst sınır hedeflenerek belirlenmiştir. Ayrıca bu kirişler, %42, %50 ve %70 olmak üzere üç farklı başlangıç öngerilme miktarına (öngerilme seviyesine) sahip olacak şekilde üretilmiştir. Burada, hatalı uygulama veya kalibrasyonu bozuk cihazlarla yapılan öngermeli yapı elemanı üretimlerinde, hedeflenenden daha fazla öngerilme kayıplarının meydana geldiği durumlar göz önünüde bulundurulmuştur.
Tez çalışmasında kullanılacak darbe enerji seviyelerini belirlemek için literatürde yapılan benzer çalışmalar incelenmiş ve pilot deneyler yapılmıştır. Bu çalışmalardan elde edilen bilgiler neticesinde 6 farklı darbe enerji seviyesi belirlenmiştir. En düşük darbe enerjisi için düşme yüksekliği 2,25 m ve vurma başlığı kütlesi (düşürülen cisim) 71,15 kg seçilmiştir. Diğer 5 farklı enerji seviyesi için düşme yüksekliği 3 m, vurma başlığı kütleleri ise sırasıyla 71,15 kg, 88,95 kg, 124,6 kg, 142,3 kg ve 177,95 kg olarak belirlenmiştir. Darbe etkisine maruz kalan hasarlı öngermeli kirişlerin davranışlarındaki değişimi incelemek için darbe sonrası statik eğilme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kirişlerin davranışlarındaki değişim, artık yük taşıma kapasitesi, deplasman kapasitesi, etkin kesit rijitliği ve yerdeğiştirme sünekliği karşılaştırılarak incelenmiştir. Belirlenen düşük ve orta seviye darbe enerjileri, donatı yüzdesi yüksek öngermeli kirişlerin artık yük taşıma kapasitelerini ihmal edilebilir düzeyde etkilerken, yüksek darbe enerjileri olumsuz yönde etkilemiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed to determine the changes in load bearing and displacement capacities of prestressed beams with different prestressing levels, which are subjected to different impact energies in lateral direction but retain a significant portion of their bearing capacity. For this purpose, the pretensioned beams were damaged by applying impact load by weight drop method from the side direction where they have low stiffness. In order to determine the changes caused by impact effects on load carrying and displacement capacity, bending tests were performed on the impact damaged beams. As a result of these tests, residual load bearing capacity, residual displacement capacity, effective section stiffness, displacement ductility and energy absorption capacity were determined. The results obtained were compared with the results of undamaged reference beams and the changes in the behavior of prestressed beams were investigated. 
The percentage of maximum reinforcement of the pretensioned beams used in this study was determined by targeting the upper limit specified in TS-3233. In addition, these beams were produced with three different initial prestress levels (42%, 50% and 70%). Here, it was taken into account that in the production of prestressed structural elements with incorrect application or with devices with poor calibration, prestress losses occur more than the target.
In order to determine the impact energy levels to be used in the thesis study, similar studies in the literature were examined and pilot experiments were conducted. As a result of the information obtained from these studies, 6 different impact energy levels were determined. For the lowest impact energy level, the drop height was 2.25 m and the mass of the impact head (dropped object) was 71.15 kg. For the other 5 different energy levels, the drop height was 3 m and the impact head masses were 71.15 kg, 88.95 kg, 124.6 kg, 142.3 kg and 177.95 kg, respectively. Post-impact static bending tests were carried out to investigate the changes in the behavior of damaged prestressed beams subjected to impact. The changes in the behavior of the beams were investigated by comparing the residual load bearing capacity, displacement capacity, effective section stiffness and displacement ductility. The determined low and medium-level impact energies have negligibly affected the load-carrying capacities of prestressed beams with maximum reinforcement percentages, whereas high impact energies have negatively affected them.
The percentage of maximum reinforcement of the pretensioned beams used in this study was determined by targeting the upper limit specified in TS-3233. In addition, these beams were produced with three different initial prestress levels (42%, 50% and 70%). Here, it was taken into account that in the production of prestressed structural elements with incorrect application or with devices with poor calibration, prestress losses occur more than the target.
In order to determine the impact energy levels to be used in the thesis study, similar studies in the literature were examined and pilot experiments were conducted. As a result of the information obtained from these studies, 6 different impact energy levels were determined. For the lowest impact energy, the drop height was 2.25 m and the mass of the impact head (dropped object) was 71.15 kg. For the other 5 different energy levels, the drop height was 3 m and the impact head masses were 71.15 kg, 88.95 kg, 124.6 kg, 142.3 kg and 177.95 kg, respectively. Post-impact static bending tests were carried out to investigate the changes in the behavior of damaged prestressed beams subjected to impact. The changes in the behavior of the beams were investigated by comparing the residual load bearing capacity, displacement capacity, effective section stiffness and displacement ductility. The determined low and medium-level impact energies have negligibly affected the load-carrying capacities of prestressed beams with maximum reinforcement percentages, whereas high impact energies have negatively affected them.