Betonarme kolonlara yatay olarak uygulanan çarpışma yüklemesinin lineer olmayan sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Investigation of impact behavior of reinforced concrete column using with non-linear finite element method
Yazar: WAHEEDULLAH BARMAKI
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Betonarme kolonlar karayolu ya da denizyolu köprü ayaklarına araçların çarpması veya patlama etkisiyle kolonlara etki eden hava şoku profili gibi çeşitli nedenlerden dolayı ani dinamik çarpışma yüklemesi etkisinde kalabilmektedir. Bu tür etkiler betonarme kolonlara etkiyebilecek ani dinamik çarpma yüklemelerine birer örnektir. Kolonlara etkiyen ani dinamik çarpışma yüklemesinin laboratuar ortamında modellenmesinde literatürde de yaygın olarak yer alan ve tercih edilen serbest ağırlık düşürme test düzeneği kullanılmıştır. Tez çalışması kapsamında çarpışma yüklemesinin uygulanabilmesi için özel olarak tasarlanmış bir test düzeneği ile kolon deney elemanlarının incelendiği deneysel bir çalışmanın sonuçları kullanılarak doğrulanmış bir sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Deneysel çalışmada test edilen betonarme kolonlar 1/3 geometrik ölçekli ve kare kesitli olarak üretilmiştir. Deneysel çalışma kapsamında üretilmiş ve test edilmiş toplam sekiz deney elemanının beşi ANSYS Autodyna Explicit STR yazılımı kullanılarak lineer olmayan artımsal dinamik analizi yapılarak, deneysel sonuçlar ile uyumlu bir sonlu elemanlar modeli oluşturulması hedeflenmiştir. Deneysel çalışmada incelenen değişkenler betonarme kolona uygulanan çarpışma yüklemesinin etki noktası, kolondaki kesme donatısı aralığı ve beton basınç dayanımıdır. Kolonlara çarpışma yüklemesi 9 kg ağırlığındaki çekicin 1000 mm yükseklikten düşürülmesi ile etkitilmiştir. Kolonlara uygulanan çarpışma yüklemesi kolonların orta noktasına ve yüksekliğinin üçte birine gelecek şekilde iki farklı noktada etkitilmiştir. Çarpışma testleri sırasında kolonlardan ivme ve kolon orta noktasından deplasman ile yükleme için kullanılan çekiç üzerinden uygulanan çarpışma yüklemesi değerleri zamana bağlı olarak ölçülmüştür. Yapılan lineer olmayan artımsal dinamik analizle deneysel sonuçlar ile uyumlu sonuç verebilecek bir sonlu eleman modelinin oluşturulması araştırılmış ve analiz sonuçlarının deneysel sonuçlara ne ölçüde yakınsadığı ile ilgili yorumlar yapılmıştır.

Abstract:
Reinforced concrete columns can be subject to sudden dynamic collision loading due to various reasons. A few examples of these effects include the crashing of vehicles into the highway or seaway bridgepiers or explosion shockwave profile effect on the columns. All of these effects are examples of sudden dynamic impulsive collision loads that can affect reinforced concrete columns. In order to model the columns under the influence of sudden collision load in the laboratory environment, the free weight drop test setup is used. This test is commonly used in the literature as well. In this study,  a specifically designed experimental setup testedcollision load applied to column test specimens The results of this experimental setup were used to create a verified finite element model. The reinforced concrete columns tested in the experimental work have 1/3 geometric scale and are produced with square cross section. Using ANSYS Autodyna Explicit STR software performing nonlinear incremental dynamic analysis, this study aimed to create a finite element model that is compatible with the experimental results of a total of eight test specimens produced and tested under experimental study. The variables studied in the experimental study are the impact point of the collision load applied to the reinforced concrete column, the shear reinforcement range, and concrete pressure resistance. For the application of the collision load to the columns, a hammer weighing 9 kg was dropped from a height of 1000 mm. The collision load applied to the columns was applied at the midpoint and one third of the height of the columns. During the crash tests, time dependent acceleration, displacement and collision load values were measured consecutively from the surface of the column, midpoint of the column and from the hammer used for loading. With the nonlinear incremental dynamic analysis, the finite element model was formulated that can give results in accordance with the experimental results, and comments were made about how close the analysis results are to the experimental results .