Betonarme sürekli kirişlerde farklı parametrelerin momentlerin yeniden dağılımına etkisi
The effect of different parameters on moment redistribution in reinforced concrete continuous beams
Yazar: MEHMET SAFA AYDOĞAN
Danışman: PROF. DR. GÜRAY ARSLAN ; PROF. DR. CEM AYDEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışma, yapılarda sıklıkla kullanılan bir yapısal form olan betonarme sürekli kirişlerde moment yeniden dağılımının gerçekçi bir şekilde belirlenmesi amacıyla yapılan deneysel ve analitik çalışmaların sonuçlarını içermektedir. Bu amaçla, literatürde moment yeniden dağılımını en çok etkileyen parametrenin donatı oranı olduğu tespit edilmiş ve bu nedenle iki seri halinde farklı donatı oranlarına sahip olan on iki adet betonarme sürekli kiriş üretilmiştir. Bu çalışmada, çekme donatısı oranı (ρ), basınç donatısı oranı (ρ') ve iç mesnet kesitlerindeki dengeli donatı oranı (ρb) ana değişkenler olarak dikkate alınmıştır. Dikkate alınan parametreler Seri 1 kirişlerinde ρ, Seri 2 kirişlerinde ρ'/ρ ve ρ/ρb 'dir ve bu parametrelerin kirişlerin moment yeniden dağılım kapasiteleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu çalışmanın temel amaçlarından biri, tasarım kodlarında ve literatürde yer alan bağıntıların güvenli bir tahmin verip vermediklerini kontrol etmektir. Bu kontrolü gerçekleştirmek için literatürde yer alan 141 adet kirişin deneysel sonuçlarından oluşan bir veri seti kullanılmış ve bu veri setinin moment yeniden dağılım oranları tüm bu bağıntılar ile tahmin edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, ortalama değer (MV), standart sapma (SD), varyasyon katsayısı (COV), ortalama karesel hata (MSE), ortalama karesel hatanın karekökü (RMSE), ortalama mutlak hata (MAE), ortalama mutlak yüzdesel hata (MAPE) gibi çeşitli istatistiksel endeksler kullanılarak karşılaştırılmıştır. Özellikle, literatürde yer alan ve moment yeniden dağılımını etkileyen birçok parametreyi dikkate alan bağıntıların, tasarım kodlarında yer alan bağıntılardan daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu tez çalışması kapsamında Aydoğan vd. tarafından üretilen bağıntının moment yeniden dağılımını en çok etkilediği tespit edilen dört parametreden oluşan bir bağıntı olmasından dolayı istatistiksel endeksler açısından en iyi sonucu veren bağıntı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bununla birlikte, tasarım kodu bağıntılarının literatürdeki bazı bağıntılardan daha kötü performans göstermesinin, tasarım kodlarındaki hükümlerin sonuçların güvenli tarafta olmasını hedeflediği ve bunun bilinçli olarak yapıldığı şeklinde yorumlanabileceği unutulmamalıdır. Bu çalışmanın sonuçları, toplam moment yeniden dağılımının önemli bir kısmını oluşturan elastik moment yeniden dağılımının da göz önünde bulundurulması gerektiğini ortaya koymaktadır. Ayrıca bu çalışmada, betonarme sürekli kirişlerin yük-yer değiştirme ilişkileri, enerji sönümleme, süneklik ve moment-eğrilik ilişkileri gibi genel davranışlarıyla ilgili özellikleri de ayrıntılı olarak incelenmiştir.

Abstract:
This study consists of the results of experimental and analytical studies carried out to determine the moment redistribution in reinforced concrete (RC) continuous beams realistically, which are a frequently used structural forms in buildings. For this purpose, it was found in the literature that the parameter that most affects moment redistribution is the reinforcement ratio and therefore twelve reinforced concrete continuous beams with different reinforcement ratios were produced in two series. In this study, the tensile reinforcement ratio (ρ), the compressive reinforcement ratio (ρ') and the balanced reinforcement ratio (ρb) in the interior support sections are considered as the main variables. The parameters considered are ρ for Series 1 beams and ρ'/ρ and ρ/ρb for Series 2 beams, and the effects of these parameters on the moment redistribution capacities of the beams are investigated. One of the main goals of this study is to check if the formulations in the design code provisions and in the literature give a safe estimate, and in order to perform this check, a dataset consisting of the experimental results of 141 beams in the literature has been used for validation and the moment redistribution ratios of this dataset have been estimated with all these formulations. The obtained results have been compared using various statistical indices such as the mean value (MV), standard deviation (SD), coefficient of variation (COV), mean square error (MSE), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), mean absolute percentage error (MAPE). In particular, the formulations in the literature that take into account many parameters affecting the moment redistribution have been found to give better results than the formulations in the design code provisions. Within the scope of this thesis study, it was concluded that the formulation produced by Aydogan et al. is the formulation that gives the best result in terms of statistical indices since it is a formulation consisting of four parameters that are found to affect the moment redistribution the most. However, it should be noted that the fact that the design code formulations perform worse than some of the formulations in the literature can be interpreted as the design code provisions aiming for the results to be on the safe side, which is done deliberately. The results of this study confirm that elastic moment redistribution which constitutes a significant part of the total moment redistribution is also important. Moreover, the properties of continuous RC beams related to their general behaviors, such as load-displacement relationships, energy dissipation, ductility and moment-curvature relationships have been also investigated in detail.