Çelik ve FRP donatılar ile ardgerme verilen çelik kirişlerin eğilme davranışının incelenmesi
Investigation of bending behavior of steel beam post-tensioned with steel and FRP reinforcements
Yazar: SEFER BARIŞ ÖZÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE AYDIN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Hem eğilme de hem de eksenel basınç yükleri altında çelik yapı elemanları yanal burulma ve burkulma etkisi altında kalmaktadır. Yanal burulmalı burkulma etkisinde kalan bu elemanların yük altında olan yerlere rijitlik levhaları koyularak burkulmanın önlenmesi mümkündür. Yapılabilecek bu plaka ekleme işleminin yanı sıra çekme bölgesine koyulacak çelik donatı ve FRP donatı, ayrıca bu işlemden sonra, donatılara verilen ard germe ile I-kesitli çelik profilin yanal burulmalı burkulma davranışı farklı olacaktır. Bu çalışmada, ardgerme işleminde hangi donatı çapında ve türde FRP malzemesi kullanıldığında referans çelik kirişe en yakın veya daha fazla dayanım ve daha az yer değiştirme sağlayacağının araştırması deneysel olarak yapılmıştır. Bu amaçla I-kesitli çelik kirişlerin çekme bölgelerine ard germe verilmiş ikişer adet çelik ve FRP donatılar yerleştirilmiştir. Ф8 - Ф10 mm çapında çelik donatılar üç noktalı eğilme deneylerinde tam boyda kaynak işlemi yapılmıştır.GFRP donatılar için başlık yapılarak kaynak işlemi yapılmıştır.Dört noktalı eğilme deneylerinde de I-kesitli çelik kirişlerin çekme bölgelerine ard germe verilmiş ikişer adet çelik ve farklı türde FRP donatılar yerleştirilmiştir. Ф10 mm çapında çelik donatılar dört noktalı eğilme deneylerinde tam boyda kaynak işlemi yapılmıştır.FRP donatılar için başlık yapılarak kaynak işlemi yapılmıştır.Ard germe işleminde farklı çaplarda, uzunluklarda çelik donatılar ve FRP donatılar denenmiştir. Yapılan üç noktalı eğilme deneylerinde Ф8 - Ф10 mm çapında ard germe verilen çelik ve GFRP donatılar kullanılmıştır. Dört nokta eğilme deneylerinde ise, Ф10 mm çapında çelik ve AFRP, CFRP, GFRP ve E-CR_GFRP donatılar kullanılmıştır. Eğilme deney sonuçları elde edilen grafikler ile değerlendirilmiştir. Referans olarak kabul edilen hiçbir ardgerme işlemi uygulanmamış kirişler ile karşılaştırmaları yapılmıştır. Ayrıca donatı çapının, uzunluğunun, kullanılan FRP türünün etkisi analiz edilmiştir. Donatı türünün değişikliği ise yerdeğiştirmeye %4 azalma sağlarken çelik donatı kadar etkili olmamıştır. Üç noktalı eğilme deneyinde maksimum kuvvet GFRP_10 da,dört noktalı eğilme deneyinde ise kısa donatılı kirişte K_E-CR_GFRP,uzun donatılı kirişte U_Çelik de görülmüştür. Kısa ve uzun donatılı kirişlerde ise kısa donatılı kirişlerde şekil değiştirme de %12 azalma görülmüştür. Uzun donatılı kirişlere göre kısa donatı kullanmak şekil değiştirme de daha etkilidir.
Sonuç olarak kısa donatı kullanılması uzun donatıya göre şekil değiştirmeyi azaltmıştır. Kısa donatı kullanılması uzun donatıya göre maksimum yükü arttırmıştır.

Abstract:
Steel structural elements are subject to lateral torsion and buckling under both bending and axial pressure loads. It is possible to prevent buckling by placing stiffness plates in the load-bearing areas of these elements, which are subject to lateral torsional buckling. In addition to this plate addition process, the steel reinforcement and FRP reinforcement to be placed in the tension zone, and the post-tensioning given to the reinforcement and the lateral torsional buckling behavior of the I-section steel profile will be different after this process. In this study, it was experimentally investigated which thickness and type of FRP material would provide the closest or greater strength to the reference steel beam when used in the post-tensioning process. For this purpose, two post-tensioned steel and FRP reinforcement were placed in the tension of I-section.Steel reinforcements Ф8 - Ф10 mm full length in three-point bending tests.Structural welding was performed for GFRP reinforcements. Ф10 mm long steel reinforcements were welded in full length in four-point bending tests.Profile configuration welding was performed for FRP reinforcements.Steel reinforcement and FRP reinforcement of different diameters and lengths were tried in the post-tensioning process. Post-tensioned steel and GFRP reinforcement with a diameter of Ф8 - Ф10 mm were used in the three-point bending tests. In the four-point bending tests, Ф10 mm diameter steel and AFRP, CFRP, GFRP and E-CR_GFRP reinforcements were used. The bending test results were evaluated with the obtained graphics. Comparisons were made with beams without any post-tensioning process, which were accepted as reference.
While the change in reinforcement type reduced the displacement by 4%, it was not as effective as steel reinforcement. In the three-point bending test, the maximum force was seen in GFRP_10, and in the four-point bending test, it was seen in K_ E-CR_GFRP in the short reinforced beam and in U_Çelik in the long reinforced beam. In short and long reinforced beams, a 12% decrease in deformation was observed in short reinforced beams. Using short reinforcement is more effective in changing shape than beams with long reinforcement.As a result, the use of short reinforcement reduced the deformation compared to long reinforcement. The use of short reinforcement increased the maximum load compared to long reinforcement.