Depremde döşeme donatılarının birleşim bölgelerindeki davranışının deneysel ve analitik olarak araştırılması
Experimental and analytical investigation of the behavior of slab reinforcements in joint areas during earthquake
Yazar: YUNUS GENÇ
Danışman: PROF. DR. ORHAN DOĞAN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Türkiye, üç büyük diri fay kuşağını içeren, dünyanın en sismik ve aktif bölgelerinden biridir. Ülkemizin konut stokunun yaklaşık %90'ını oluşturan betonarme binaların tasarımında, temel prensiplerden birisi taşıyıcı elemanlarda gevrek göçmenin olmaması, diğeri de kolonların moment taşıma kapasitesi bakımından kirişlerden %20 daha güçlü olmasıdır. Ancak, depremde yıkılan betonarme karkas binalar güçlü kolon-zayıf kiriş şartını (sistem mekanizmalaşması) sağlayacak şekilde tasarlanmış olmasına rağmen hemen hemen tamamının kolonları göçtüğü için (kat mekanizmalaşması) yıkıldığı görülmüştür.
Betonarme binanın kiriş dayanımı hesabında, açıklıkta kirişe döşeme betonunun katkı verdiği ancak, mesnetlerde komşu döşemelerin kirişe paralel donatılarının ihmal edildiği bilinmektedir. Birçok ülke yönetmeliklerinde, ihmal edilen bu donatıların dikkate alınması hususunda önerilerde bulunulurken, ulusal yönetmeliklerimizin dikkate almadığı görülmektedir. Mevcut şartnamelere ve yapılan çalışmalara bakıldığında, kirişin betonarme açıklık kesit hesabında etkili tabla genişliği kadar döşeme betonunun kiriş basınç bölgesine katkı verdiğinden dolayı dikkate alındığı görülmektedir. Ancak, mesnetlerdeki kesit hesabında döşeme kirişin çekme bölgesinde kaldığı için döşemenin çatlamış olduğu kabul edildiğinden betonun dikkate alınmadığı bunun yanında, kiriş donatılarına paralel yakın mesafedeki döşeme donatılarının kirişin mesnet bölgesindeki eğilme momentine katkısının ihmal edildiği görülmektedir. Bu ihmalin, çekme bölgesindeki kirişin donatı oranını 0.85ρb'nin üzerine taşıyarak kirişte gevrek göçmelere neden olduğu düşünülmektedir. Ayrıca, kirişin moment taşıma kapasitesini %20'den çok daha fazla arttırarak kirişlerde mafsallaşmayı önceleyen güçlü kolon-zayıf kiriş yani sistem mekanizmalaşması koşulunu riske attığı ve kat mekanizmalaşmasına sebep olduğu düşünülmektedir. Bu nedenle, komşu döşemelerin kirişe paralel donatılarının kısmen/tamamen hesaba katılması güçlü kolon-zayıf kiriş koşulu bakımından büyük önem arz etmektedir. 
Bu deneysel doktora çalışmasının birinci aşamasında, kiriş mesnet bölgesinde döşeme donatılarının eğilme momentine katkısı, ikinci aşamasında ise mesnetlerde toplam etkili tabla genişliği, döşeme donatılarının kirişten uzaklığına bağlı olarak katkısındaki azalış ve bu genişlik içerisinde yer alan ve kirişe katkı veren donatıların % olarak eşdeğerlik oranı araştırılmıştır.
Bu deneysel çalışmanın sonucunda;
•	Kiriş gövde yüzeyinden uzaklaştıkça döşeme donatısının katkısının parabolik bir şekilde azaldığı belirlenmiştir. 
•	Kiriş gövde yüzeyinden 120 cm'den (2h=kiriş yüksekliğinin 2 katından) daha uzaktaki donatıların katkısının olmadığı belirlenmiştir.
•	Negatif eğilme momenti hesabında döşeme donatısının kiriş ekseninden uzaklığına bağlı olarak, gerçek simetrik/asimetrik tablalı kirişlerin gerekli çekme donatı alanını veren bağıntılar belirlenmiştir.
•	Kiriş gövde genişliğine, yüksekliğine ve tablanın simetrik durumuna bağlı olarak negatif eğilme bölgesindeki toplam etkili tabla genişliğini veren bağıntı belirlenmiştir.
•	Etkili tabla genişliği içerisindeki kirişe paralel döşeme donatılarının yaklaşık %35'inin kiriş etriyesi içerisinde gibi kirişin taşıma kapasitesine katkı verdiği belirlenmiştir.
•	Kuvvetli kolon-zayıf kiriş şartını sağlamak yani kirişlerin göçmesini önceleyen sistem mekanizmalaşmasını getirmek ve denge üstü donatıdan gevrek göçme riskini önlemek adına mesnette etkili tabla genişliği içerisindeki döşeme donatılarının %35'ini dikkate alarak kiriş çekme donatılarını azaltan bağıntı elde edilmiştir.
Ayrıca, kiriş donatılarındaki bu azaltmanın;
•	Donatı miktarı ve beton-donatı işçilik maliyetini azaltacağı,
•	Kolon-kiriş birleşim bölgelerindeki beton dayanımını sağlayabilmek adına, beton yerleşimine katkı veren vibratör kullanımını (vibratörün donatı aralığından geçmesi) kolaylaştıracağı, 
•	Şantiyede bilinçsizce ihtiyaçtan fazla ilave edilen fazla suyun neden olduğu segregasyonun önleneceği, 
•	Ülke ekonomisine katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Turkiye is one of the most seismic and active regions in the world, containing three major active fault zones. In the design of reinforced concrete buildings, which constitute approximately 90% of the housing stock of our country, one of the basic principles is that there is no brittle failure in the structural elements, and the other is that the columns are 20% stronger than the beams in terms of moment carrying capacity. However, although the reinforced concrete buildings collapsed in the earthquake were designed to provide the strong column-weak beam (system mechanization), it was observed that almost all collapsed due to the collapse of the columns (storey mechanization).
It is known that the slab concrete contributes to the beam in the span in the calculation of the beam strength of the reinforced concrete building, but the reinforcements of the adjacent slabs parallel to the beam are neglected at the supports. In many country codes, suggestions are made to consider these neglected equipment, while it is seen that our national codes are neglected. When we look at the existing codes and studies, it is seen that the slab concrete contributes to the beam pressure zone as much as the effective slab width in the calculation of the reinforced concrete span section of the beam. However, in the section calculation on the supports, it is seen that the concrete is not taken into account since the slab remains in the tension zone of the beam and the slab is considered to be cracked. It is thought that this neglecting causes brittle failures in the beam by carrying the reinforcement ratio of the beam in the tension zone above 0.85ρb. In addition, it is thought that by increasing the moment carrying capacity of the beam by more than 20%, it endangering the strong column-weak beam which means system mechanization condition that precedes the hinge in beams and causes storey mechanization. Therefore, full/partial consideration of the reinforcements of adjacent slabs parallel to the beam is of great importance in terms of strong column-weak beam condition.
In the first stage of this experimental PhD study, the contribution of the slab reinforcements to the bending moment in the beam-column conjunction, in the second stage, the total effective slab width, the decrease in the contribution of the slab reinforcements depending on the distance of the slab reinforcements from the beam and the equivalence rate in % of the reinforcements located within this width and contributing to the beam were investigated.
As a result of this experimental study;
•	It has been determined that the contribution of the slab reinforcement decreases as the reinforcement placed away from the web of the beam in a parabolic way.
•	It has been determined that the reinforcements placed away from the web of the beam far from further than 120 cm (2h=more than 2 times the beam height) do not contribute.
•	It has been determined that in the negative bending moment calculation, depending on the distance of the slab reinforcement from the beam axis, the relations giving the required tensile reinforcement area of the real symmetrical/asymmetrical beams.
•	Depending on the beam web width, height and the symmetrical condition of the slab, the relation giving the total effective slab width in the negative bending region was determined.
•	It was determined that approximately 35% of the slab reinforcements parallel to the beam within the effective slab width contributed to the bearing capacity of the beam, as in the beam stirrup.
•	In order to provide the strong column-weak beam condition, to bring the system mechanism that prioritizes the collapse of the beams and to prevent the risk of brittle collapse due to the over reinforcing, a relation that reduces the beam tension reinforcement has been obtained by taking into account 35% of the slab reinforcements within the effective slab width at the support.
In addition, it has been thought that this reduction in beam reinforcement will;
•	Reduce the amount of reinforcement and the labor cost of concrete-reinforcement,
•	Facilitate the use of vibrators (vibrator passing through the reinforcement gap) that contributes to the concrete settlement in order to provide concrete strength in the column-beam junction areas, 
•	Prevent segregation caused by the extra water unconsciously added at the site to the concrete more than need, 
•	Contribute to the country's economy.