Karma lifli betonarme kirişlerin çarpma davranışlarının incelenmesi
Investigation of impact behavior of mixed fibre reinforced concrete beams
Yazar: AHMET HAMDİ SERDAR
Danışman: PROF. DR. MEHMET SARIBIYIK ; PROF. DR. NACİ ÇAĞLAR
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Son yıllarda artan terör olayları, savaşlar, kazalar, depremler ve diğer afetler nedeniyle yapısal elemanlar çarpma gibi dinamik etkiler altında hasara uğramaktadır. Deprem etkisi altındaki bitişik nizam yapıların birbirlerine yaptıkları çekiçleme etkisi, kamyon dorsesinin köprü kirişlerine çarpması, tünel gövdesine kaya düşmesi, araçların kazalar sonucunda yapılara çarpması gibi dinamik etkiler çarpma problemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Lifli beton kullanılarak üretilen betonarme kirişlerin eğilme davranışının, lifsiz üretilenlere göre daha iyi olduğu bilinmekle birlikte, çarpma etkisi altındaki betonarme kirişlerin davranışı üzerine yapılan çalışmaların henüz yeterli düzeye ulaşmadığı, hatta çarpma etkisine maruz kalan karma lifli betonarme kirişler üzerine araştırma yapılmadığı (literatür araştırması sırasında) anlaşılmaktadır. Bu tez ile karma lifli beton kullanılarak üretilen betonarme kirişlerin çarpma davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Literatürde betonarme kirişler üzerine yapılan deneysel çalışmaların önemli bir bölümü ½ ve ¼ oranlarında ölçekli numunelerden oluşmaktadır. Ancak, betonarme elemanlarda ölçek kullanımı ve boyut etkisi davranışın değişiminde önemli bir faktör olduğundan planlanan bu çalışmada, tam ölçekli betonarme numuneler test edilmiş olup literatüre önemli katkılar sunulmuştur. Belirlenen lif türü ve oranlarına göre karma lif karışımları hazırlanmıştır. Bu çalışmaların gerçekleştirilmesinde klasik beton matrisine farklı oran ve kesit ölçülerine sahip makro ve mikro boyutlarda lifler eklenmiştir. Bu beton karışımı kullanılarak, betonarme kiriş numuneleri üretilmiştir. Gerçekleştirilen bu tez, eş zamanlı yürütülmesi planlanan iki ana aşamadan oluşmaktadır. Çalışmanın ilk aşamasında; karma lifli betonarme kiriş numuneleri ile gerçekleştirilen statik (eğilme) deneyleri ile numunelerin; rijitlik, dayanım, süneklik ve enerji yutma kapasiteleri ile deneysel eğilme ve kesme dayanımları, hasar mekanizmaları ve hasarın yoğunluğu belirlenmiştir. İkinci aşamasında ise; karma lifli beton ile üretilmiş tam ölçekli betonarme kirişler, çarpma etkisi altında test edilerek kirişlerin çarpma davranışları; rijitlik, dayanım, süneklik ve enerji yutma kapasiteleri açısından değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamındaki eğilme ve çarpma deneylerinin sonlu eleman modelleri de oluşturularak analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen analiz ve deney sonuçları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Böylece, farklı karma lif kullanımının ilgili parametrelere etkisi tespit edilmiştir. Bu tez, malzeme deneyleri ile karma lifli betonun çarpma davranışına katkısının ve karma lifli tam ölçekli betonarme kirişlerin çarpma etkisi altındaki davranışlarının belirlenmesiyle öncü çalışmalardan birisi olacaktır. Bunun yanında bu çalışmanın, ülkemiz bilim insanlarının yetişmesine önemli katkı sağlayacağı da düşünülmektedir.

Abstract:
In recent years, structural elements are damaged under dynamic effects such as impact due to terrorist incidents, wars, accidents, earthquakes and other disasters. Dynamic effects such as the hammering effect of adjacent buildings under the effect of earthquake, truck trailer hitting the bridge beams, rock falling into the tunnel body, vehicles hitting the structures as a result of accidents are encountered as impact problems. Although it is known that the flexural behaviour of reinforced concrete beams produced using fibrous concrete is better than those produced without fibres, it is understood (during the literature search) that the studies on the behaviour of reinforced concrete beams under impact effect have not yet reached a sufficient level, and even there is no research on mixed fibre reinforced concrete beams subjected to impact effect. In this thesis, the impact behaviour of reinforced concrete beams manufactured using mixed fibre concrete is investigated experimentally. A significant portion of the experimental studies on reinforced concrete beams in the literature consists of scaled specimens in ½ and ¼ ratios. However, since the use of scale and size effect in reinforced concrete elements is an important factor in the change of behaviour, full-scale reinforced concrete specimens were tested in this planned study and significant contributions to the literature were presented. Mixed fibre blends were prepared according to the determined fibre types and ratios. In these studies, macro- and micro-sized fibres with different ratios and cross-sectional dimensions were added to the conventional concrete matrix. Reinforced concrete beam specimens were produced using this concrete mix. This thesis consists of two main stages planned to be carried out simultaneously. In the first stage of the study, static (bending) tests were performed on mixed fibre reinforced concrete beam specimens to determine their stiffness, strength, ductility and energy absorption capacities, experimental flexural and shear strengths, damage mechanisms and damage intensities. In the second stage, full-scale reinforced concrete beams produced with mixed fibre concrete were tested under impact and the impact behaviour of the beams was evaluated in terms of stiffness, strength, ductility and energy absorption capacities. Finite element models of the bending and impact tests within the scope of the study were also created and analyses were performed. The results of the analyses and experiments were evaluated together. Thus, the effect of different mixed fibre usage on the related parameters was determined. This thesis will be one of the pioneering studies by determining the contribution of mixed fibre concrete to impact behaviour and the behaviour of mixed fibre full-scale reinforced concrete beams under impact by material tests. It is also thought that this study will make a significant contribution to the training of scientists in our country.