Kesme donatısı değişen betonarme kolon-kiriş birleşimlerinin çarpma davranışının incelenmesi
Investigation of the impact behavior of reinforced concrete beam-column joints with varying shear reinforcement
Yazar: MURAT ARAS
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM ÇALIŞKAN
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Betonarme yapılar, terör veya askeri nedenli patlamalar, karayolu veya deniz yolu araçlarının çarpması, heyelan, sel veya kaya düşmesi gibi etkiler ile sürüklenen nesne çarpmaları gibi durumlarda ani dinamik çarpma yüklemeler etkisinde kalabilmektedir.
Yapılan araştırmalar ve literatür taraması sonucunda ani dinamik çarpma yüklemesi etkisinde betonarme yapı veya yapısal eleman davranışlarının incelendiği sınırlı sayıda çalışmaya rastlanmıştır. Bu çalışmada, deneysel bir çalışma yapılmış ve dış kolon-kiriş birleşimlerinin ani dinamik çarpma yüklemesi etkisindeki davranışı incelenmiştir. Bu amaçla, 1/3 ölçekli 200x200x1200 mm boyutlarında kolon ile kolon merkezine yerleştirilmiş 100x150x1500 mm boyutlarında kirişten oluşan 16 adet deney elemanları üretilmiştir. Kolon-kiriş birleşimlerinin test edildiği bu çalışmada değişkenler; 2 farklı beton dayanımı, 4 farklı kesme donatısı ve 3 farklı düşü yüksekliğidir. Düşü ağırlığı tüm deneylerde 84 kg ve 28 günlük ortalama beton basınç dayanımları 10 ve 25 MPa'dır. Beton basınç dayanımı 10 MPa olan numunelerde düşü yüksekliği 500 ve 750 mm, 25 MPa olan numunelerde ise 750 ve 1000 mm olarak belirlenmiştir. Kolon-kiriş birleşimlerinin test edildiği bu çalışmada kesme donatısı kirişte değişkendir. Kiriş boyunca 75, 150 ve 300 mm kesme donatısı aralıkları ve kesme donatısız olmak üzere 4 farklı kesme donatısı incelenmiştir. Üretilen numuneler, serbest ağırlık düşürme deneyine tabii tutulmuştur. Kiriş bölümlerinde yer alan kesme donatısı aralığı, beton basınç dayanımı ve düşü yüksekliğinin değişken olarak incelendiği bu çalışmada betonarme kolon-kiriş birleşim elemanlarının çarpma dinamik davranışları kiriş uç ivmesi, çarpma yükü, kiriş uç deplasmanı, kesme ve eğilme çatlak genişlikleri açısından incelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda kiriş bölümlerinde yer alan kesme donatısı aralığının azalmasıyla kiriş uç ivmesi, kiriş deplasmanları ve çatlak genişliklerinde azalmalar meydana geldiği görülmüştür.

Abstract:
Reinforced concrete structures may expose to sudden dynamic impact loads such as terrorist attacks or military blasts, crashes of the highway or sea vehicles, the collision of masses with the effect of landslide, flood or rockfall. 
Extensive literature review showed that the number of research work on reinforced concrete (RC) structures or structural members, which are subjected to impact loading, is limited. In this study, an experimental work was carried out to examine the behavior of outer column-beam connections under sudden dynamic impact loading. For that purpose, 16 samples were produced 1/3 scaled and RC column-beam joint elements that composed of the column part with the dimensions of 200x200x1200 mm and beam part with the dimensions of 100x150x1500 mm that was located to the center of the column part. The tested beam-column specimens were designed to have two different concrete compressive strength, and four different shear reinforcement. In addition, structures were tested under three different height of drop. The drop weight was kept 84 kg for all experiments and an average concrete compressive strength of 10 and 25 MPa for 28 days. The height of drop for specimens with concrete compressive strength of 10 MPa was 500 mm and 750 mm whereas the height of drop for specimens with concrete compressive strength of 25 MPa were selected to be 750 and 1000 mm.  In this study, shear reinforcement detail used in construction of beam elements was varied. The beam elements were constructed utilizing four different shear reinforcement detail. One specimen was built without shear reinforcement. For the remaining three specimens, spacing of shear reinforcements were 75, 150, and 300 mm. For all sixteen beam-column specimens, column elements with dimensions of column had same properties. The parts of beam-column specimens were casted at the same time.  The produced samples were subjected to weight drop test. In this study, the results of the experiments were analyzed by considering the parameters shear reinforcement spacing, concrete compressive strength, and the drop height. The behavior of beam-column specimens was scrutinized through accelerations, impact load, displacements, shear and flexural cracks have been recorded in experiments.   As a result of the study, it was observed that the tip acceleration, the tip displacement, and the crack widths reduced when the shear reinforcement spacing was reduced.