Kesme kapasitesi yetersiz betonarme kirişlerin mekanik çelik dikişlerle güçlendirilmesinde kesme açıklığı/faydalı yükseklik oranı ve kiriş yüksekliği değişiminin araştırılması
Investigation of shear span to depth ratioo and beam height variation in strengthening of reinforced concrete beams witth insufficient shear capacity using mechanical steel stitches
Yazar: FADİMANA BAŞ
Danışman: DOÇ. DR. CEYHUN AKSOYLU ; DOÇ. DR. BOĞAÇHAN BAŞARAN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Güçlendirme = Strengthening

Özet:
Bu çalışmada, kesme kapasitesi yetersiz betonarme kirişleri güçlendirmek için yenilikçi bir 
yöntem olan mekanik çelik dikişlerin (MÇD), kirişlerde kesme açıklığı/faydalı yükseklik (av/d= 2.5, 3.3 ve 
4.9) oranı ile kiriş yüksekliği (h=250 ve 360mm) değişimlerindeki performansları deneysel ve 
karşılaştırmalı olarak iki bölümde incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda kesme kapasitesi yetersiz kirişlerde 
yaklaşık 17MPa beton basınç dayanımına sahip beton ile sabit boyuna (3Ø16 çekme ve 2Ø12 basınç) ve 
enine (Ø6/1.5d) donatılar kullanılmıştır. Referans kirişler haricinde kirişler 10Ø ankraj derinliğine sahip, 6
mm çapındaki MÇD'ler ile çeşitli aralıklarda (~d/1.7, d/2, d/2.5, d/3, d/5) güçlendirilmiştir.
Çalışmanın ilk bölümünde, av/d oranın incelenmesi için 11 adet 125x250x2500mm ölçülerinde 
deney kirişi hazırlanmıştır. av/d =2.5 deney grubu için 1 referans 5 adet farklı aralıklarla güçlendirilmiş 
kiriş ve av/d=4.9 deney grubu için 1 referans 4 adet güçlendirilmiş kiriş deneyi yapılmıştır. Elde edilen 
sonuçlar literatürden temin edilen av/d=3.3 olan MÇD ile güçlendirilmiş betonarme kirişler ile 
kıyaslanmıştır. Çalışma sonucunda av/d=2.5 olan deney kirişlerinde MÇD uygulaması, referans kirişlere 
kıyasla kesme kapasitesinde %40 ile %86 arasında artış sağlamıştır. Buna karşın, av/d=3.3 olan deney 
kirişlerinde kesme kapasitesi artış oranı %29 ile %54 arasında gözlemlenmiştir. En yüksek av/d oranına 
sahip olan deney kirişlerinde ise (av/d=4.9), MÇD uygulamasının kesme kapasitesine etkisi daha sınırlı 
kalmış, bu oran %-1.8 ile %15 arasında değişmiştir. MÇD'ler düşük av/d oranlarında daha iyi performans 
göstermişlerdir. Ancak av/d oranı 2.5'ten 4.9'a doğru arttıkça kirişlerde kesme kuvveti talebi azalmakta ve 
kirişlerin gitgide eğilme kirişi olarak davranmaları sonucunda oluşan eğilme çatlakları dikleşmekte ve 
MÇD'ler daha etkisiz kalmaktadır.
Çalışmanın ikinci bölümünde kiriş yüksekliğindeki değişimin etkisini araştırmak için 
125x360x2500mm boyutlarında 1 referans 5 adet olmak üzere toplam 6 deney kirişi (av/d=3.3)
hazırlanmıştır. Hazırlanan kirişler 125x250x2500mm boyutlarına sahip kirişler (av/d=3.3) ile 
kıyaslanmıştır. Çalışma sonucunda 360 mm yüksekliğe sahip kiriş numunelerinde, 250 mm yüksekliğe 
sahip kiriş numunelerine kıyasla, değişen MÇD aralıkların %5 ile %27 oranları arasında kesme 
kapasitesinde daha az artış gözlenmiştir. Ancak bu durum her iki deney grubunda aynı MÇD oranına sahip 
olmasından kaynaklanmıştır. Daha yüksek kirişlerde betonun kesme kapasitesine katkısının daha fazla
olmasından dolayı toplam kesme kapasitesi artmaktadır. Bu nedenle esasen MÇD'lerin kesme kapasitesine 
etkisi neredeyse aynı olmasına karşın, toplam kesme kuvveti içindeki MÇD'nin payı azaldığından 
MÇD'nin kesme kapasitesine daha az oranda katkıda bulunuyor gibi algılanmasına yol açmaktadır.

Abstract:
In this study, the performance of mechanical steel stitches (MSS), an innovative method for 
strengthening reinforced concrete beams with inadequate shear capacity, was investigated in two parts 
experimentally and comparatively. The variations in the shear span-to-effective depth ratio (av/d= 2.5, 3.3, 
and 4.9) and beam height (h = 250 and 360 mm) were examined. In experimental studies, beams with 
inadequate shear capacity were strengthened with concrete having an approximate compressive strength of 
17 MPa, along with longitudinal (3Ø16 tension and 2Ø12 compression) and transverse (Ø6/1.5d) 
reinforcements. Apart from reference beams, beams were strengthened with 6 mm diameter MSS at various 
spacings (~d/1.4, d/2, d/2.5, d/3, d/5) and anchorage depths of 10Ø.
In the first part of the study, experimental beams measuring 125x250x2500 mm were prepared to 
investigate the av/d ratio. For the av/d=2.5 test group, there was 1 reference beam and 5 beams strengthened 
with varying intervals. Similarly, for av/d=4.9 test group, there was 1 reference beam and 4 reinforced 
beams tested. The results were compared with strengthened concrete beams strengthened with MSS 
(mechanical steel stitches) having an av/d=3.3 obtained from the literature. The study concluded that 
applying MSS to beams with av/d=2.5 increased shear capacity by 40% to 86% compared to reference 
beams. In contrast, beams with av/d= 3.3 showed an increase in shear capacity ranging from 29% to 54%. 
For beams with the highest av/d ratio (av/d=4.9), the impact of MSS application on shear capacity was more 
limited, ranging from -1.8% to 15%. MSS demonstrated better performance at lower av/d ratios. However, 
as the av/d ratio increased from 2.5 to 4.9, the demand for shear force in the beams decreased, leading them 
to behave more like flexural beams, resulting in increased flexural cracks that reduced the effectiveness of 
MSS.
In the second part of the study, five experimental beams measuring 125x360x2500 mm were 
prepared to investigate the effect of beam height variation, all having an av/d ratio of 3.3. These beams were 
compared with beams of dimensions 125x250x2500 mm also with an av/d ratio of 3.3. At the end of the 
study revealed that in beams with a height of 360 mm, compared to beams with a height of 250 mm, there 
was a lesser increase in shear capacity ranging from 5% to 27% across different MSS intervals. However, 
this difference arose primarily due to both experimental groups having the same MSS ratio. The higher 
contribution of concrete to shear capacity in taller beams inherently increases the total shear capacity. 
Therefore, while the effect of MSS on shear capacity per se remains nearly the same, its relative contribution 
to the total shear force decreases, leading to a perception that MSS contributes less to shear capacity.