Betonarme kolonların çarpma davranışının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of impact behavior of reinforced concrete columns
Yazar: TOLGA YILMAZ
Danışman: PROF. DR. NEVZAT KIRAÇ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kolon = Reinforced concrete column

Özet:
Betonarme kolonların geleneksel tasarımı sabit ve hareketli yüklerin oluşturduğu düşey yükler ile rüzgar yükü ve deprem yükü gibi dinamik kuvvetlerin meydana getirdiği yatay yükler hesaba katılarak yapılmaktadır. Bununla birlikte, betonarme kolonlar kullanım süreleri boyunca çarpma yükü ve patlama yükü gibi impulsif dinamik yüklere maruz kalabilmektedir. Çarpma ve patlama yükleri, betonarme kolonlara kısa süreli etkimesine rağmen, kolonlarda ciddi hasarların meydana gelmesine veya yapının göçmesine neden olabilmektedir. Bu yüzden çarpma yükü ve patlama yükü betonarme kolonların tasarımında dikkate alınmalıdır. Çarpma yükü, büyüklüğü ve etki süresi ile meydana getirdiği gerilme ve deformasyonların hesaplanması karmaşık ve aynı zamanda az bilinen dinamik bir yükleme türüdür. Betonarme köprü ayaklarına taşıt çarpması, okyanus yapılarına yük gemisi çarpması, patlama etkisiyle meydana gelen küresel hava şoku dalgasının yapıya etkimesi çarpma yüklemelerine örnek gösterilebilir. Son yıllarda, beton, betonarme, farklı tekniklerle güçlendirilmiş beton ve/veya betonarme yapı elemanlarının çarpma davranışları çok sayıda deneysel ve analitik çalışmalarla araştırılmıştır. Bununla birlikte, betonarme kolonların çarpma davranışının incelendiği deneysel çalışma sayısı oldukça kısıtlıdır. Tez çalışması kapsamında, betonarme kolonların çarpma yüklemesi etkisi altındaki dinamik tepkileri ve kırılma modları deneysel olarak araştırılmıştır. Tez çalışmasında çarpma yüklerini kolon, kiriş ve plak yapı elemanlarına uygulayabilecek ağırlık düşürücü test düzeneği tasarlanmıştır. Deneysel çalışmada betonarme kolonlara uygulanan yanal çarpma enerjisi etkisiyle, betonarme kolonlara etkiyen çarpma yükü büyüklükleri ile kolonlarda meydana gelen ivme ve deplasman değerlerinin zaman tanım alanında değişimleri ölçülmüştür. Betonarme kolonlara uygulanan eksenel yük düzeyi, kolonlara etkiyen çarpma enerjisi ve kesme donatısı oranı parametrelerinin, betonarme kolonların çarpma davranışına etkileri belirlenmiştir.

Abstract:
The traditional design of reinforced concrete (RC) columns has been carried out with the consideration of gravity loads which are composed of dead and live loads and lateral loads generated by dynamic forces such as wind load and earthquake load. However, RC columns could be exposed to impulsive dynamics loads such as impact load and blast load during their service period. Although impact and blast loads act to RC column for short time duration, they can cause severe damages to RC column or failure of structures. Therefore, impact load and blast load should be considered in the design of RC columns. The calculation of the magnitude and excitation time which are belonging to impact loading, the stress and deformations caused by the impact loading are complex subjects. Also impact loading is a kind of rarely known dynamic loading. Vehicle crushing to abutments of a bridge, docking ships crushing to an offshore structure, acting of the blast-induced spherical air-shock wave to structure can be given as examples of impact loading. Recently, the impact behavior of concrete, reinforced concrete, concrete and/or reinforced concrete strengthened using different retrofitting techniques structural members are investigated in a considerable number of experimental and analytical studies. However, the number of experimental studies focused on impact behavior of RC columns is still limited. In the scope of the thesis, the dynamic response and failure modes of RC columns subjected to impact load are investigated experimentally. Drop-weight test setup which can applied impact load to the beam, column, and plate structural elements are designed in the thesis. In the experimental study, with the effect of lateral impact energy applied to RC columns, time-history of impact forces acting on columns, the acceleration and the displacement values of columns were measured. The effect of axial load level applied to columns, lateral impact energy acting on columns and transverse reinforcement ratio parameters on impact behavior of RC column are determined.