Betonarme kirişlerin darbe yükü etkisinde davranışlarının deneysel ve analitik olarak incelenmesi
Experimental and analitic investigation of the behaviour of reinforced concrete beams under impact loading
Yazar: MAHMUT CEM YILMAZ
Danışman: PROF. DR. TEKİN GÜLTOP ; PROF. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dinamik bir yükleme çeşidi olan çarpma yükü yapılarda önemli sorunlara neden olabilmektedir. Bu yüzden yapı elemanlarının çarpma etkisi altındaki davranışı iyi bilinmesi gereken bir konudur. Bu amaçla, bu tez çalışmasında önemli bir yapı elemanı olan betonarme kirişlerin düşük hızlı darbe yükleri altındaki davranışı analitik ve deneysel olarak incelenmiş ve ayrıca bir sonlu elemanlar programı kullanılarak nümerik analizler yapılmıştır. Analitik çalışma bölümünde; açıklıklarının ortasına bir ağırlığın düşürüldüğü basit mesnetli kirişlerin, hem "rijit plastik cisim" davranışı yaptığı hem de "elastik cisim" davranışı yaptığı durumlar için ayrı ayrı enerji sönümleme oranları türetilmiş ve karşılaştırılmıştır. Ayrıca "rijit plastik cisim" davranışı yapan iki ucu basit mesnetli kirişler ile iki ucu ankastre mesnetli kirişlerin çarpışmada oluşan dönme açıları analitik olarak formüle edilmiştir. Deneysel çalışma bölümünde 4 adet özdeş betonarme kiriş "Serbest Ağırlık Düşürme Deney Düzeneğinde" test edilmiştir. Kirişlerin boyları 750 mm ve kesit ölçüleri 50x50 mm'dir. Değerlendirmeler ivme-zaman grafikleri, maksimum yük ve maksimum deplasman değerleri bakımından yapılmıştır. Nümerik çalışma bölümünde; deneysel çalışmada yapılan deneyler bir sonlu elemanlar programı ile bilgisayar ortamında modellenmiş ve sayısal analizler yapılmıştır. Sonuçlar özetlenecek olursa: 1)Çarpma deneylerinde, analitik çalışma ile uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. 2) Deneylerde çarpışma ile birlikte rijit plastik kiriş davranışının ortaya çıktığı ve plastik göçme mekanizmasının gerçekleştiği görülmüştür. 3) Sonlu elemanlar programı ile yapılan analizler, deneylerle ivme, deplasman ve çatlak gelişimi bakımından oldukça uyumlu sonuçlar vermiştir.

Abstract:
Impact loads which constitute a specific type of dynamic loads, can cause significant damage on structures. For that reason "behaviour of structural members under impact loads"is an issue which must be well known. With this aim, in this doctoral thesis the behaviour of reinforced concrete beams, under low velocity impact loads was investigated analitically and experimentally and also numerical analyses were done by using a finite element program. In the analytic part of the work; Energy dissipation ratios corresponding to both rigid plastic and elastic simply supported beams were derived for impact loading at the midspan, hence, the results were compared. Midspan rotation angles for rigid plastic simply supported and fixed ended beams were analytically formulated. In the experimental work; 4 identical reinforced concrete beams were tested on "Free falling- weight test set up".  The assesments were conducted in terms of acceleration time histories, maximum peak load and maximum deflection values. In numerical work; the experiments were modeled  by using a finite element program and numerical analyses were done. Consistent results were obtained from experimental work and the analytical work. The emergence of rigid plastic behaviour followed by a plastic collapse in beams was observed during the experiments.  Numerical analyses done by using a finite element program yielded consistent results with the experiments in terms of acceleration, deflection and crack development.