ARD GERMELİ PREFABRİK KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİNDE ARD GERME DONATISININ MİKTARI VE ARD GERME ORANI ÜZERİNE DENEYSEL ÇALIŞMA

Transkript

1 ARD GERMELİ PREFABRİK KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİNDE ARD GERME DONATISININ MİKTARI VE ARD GERME ORANI ÜZERİNE DENEYSEL ÇALIŞMA A.Samet ARSLAN 1, Mustafa KAYA 2, Birol DOYRANLI 3 1 Prof. Dr., Gazi Üniversitesi. Müh. Mim. Fak. İnş. Müh. Böl. 2 Arş. Gör., Gazi Üniversitesi. Müh. Mim. Fak. İnş. Müh. Böl. 3 Alacalı İnş. A.Ş. GİRİŞ Prefabrik yapıların depremlerde göstermiş oldukları zayıf performansları bu gibi yapıların tasarım ve detaylandırmasının sorgulanmasını zorunlu hale getirmiştir. Bu tip yapılarda oluşan hasarların başlıca nedeni kolon kiriş gibi çerçeve ana taşıyıcı elemanları değildir. Çünkü fabrikada üretilen bu elemanlar çok iyi detaylandırılmakta ve üretilmektedir. Hasarın boyutunu ve şeklini kolon ve kiriş elemanlarının birleşimlerinin performansı belirlemektedir. Bu nedenle prefabrik yapıların inşaat sektöründe kullanım alanlarının artması için kolon-kiriş bileşim detaylarının geliştirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle prefabrik kolon kiriş elemanların birleşimlerinin geliştirilmesi için çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada kullanılan deney numuneleri Alacalı İnş. A.Ş. nin Muratlı/Tekirdağ fabrikasında üretilmiştir. Numuneler gerçek boyutlarının 1/3 boyutundadır. Numunelerin kirişlerinde topping betonu ve ayrıca prefabrik elemanların kolonlarında kat seviyelerinde kısa konsollar bulunmaktadır. Elemanların beton sınıfı C50 alınmıştır. Bütün elemanların kolonlarına yapıda kolonlara gelen kat yüklerine benzer şekilde öngerme kuvveti uygulanmıştır. Ön-üretimli kolon ve kiriş elemanları Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. İnş. Müh. Bölümü Yapı Mekaniği laboratuvarında ard germeli olarak birleştirilmiştir. Bileşim yapıldıktan sonra prefabrik elemanların topping betonu laboratuvar ortamında dökülmüştür. Topping betonları 500kg/cm 2 ye ulaştıktan sonra numuneleri deneye tabi tutulmaya başlanmıştır NUMUNE ADI GERME ORANI HALAT ÇAPI (inc) M1 TEK DÖKÜM NUMUNE AP BP CP DP Tablo1. Deney elemanlarının germe oranları ve ard germe donatısı çapları Monolitik ve ön-üretimli elemanlar deney platformuna kolon uçlarında ve kiriş ucunda moment sıfır olacak şekilde yerleştirilmiştir. Deney sırasında birleşim bölgesi numunesi gerçeğinden 90 derece

2 çevirilerek kolonlar yatay ve kirişler düşey pozisyonda sabitlenmiştir. Kolonlar uçlarında bulunan deliklerden platforma monte edilmiştir. Kirişler ise düşey konumdadır. Deney esnasında yük elemanlara yatay doğrultuda kiriş uçlarından tersinir olarak uygulanmıştır. Deneyler başlangıçta yük kontrollü ve belli bir aşamadan sonra deplasman kontrollü olarak devam ettirilmiştir. Deney boyunca birleşim bölgesinde yoğun olmak üzere deplasman ölçümleri LVDT ler yardımı ile yapılmıştır. ÇALIŞMA YÖNTEMİ Deney elemanlarının üretilmesi Monolitik numunelerin ve ön üretimli kolonların üretimi şu aşamalarda gerçekleştirilmiştir: Monolitik numunelerin ve ön üretimli numunelerin kalıbı kolon kalıbı öngerme hattında ve hat doğrultusunda, yerleştirildi. Ön üeretimli kolonlara ard germe işleminin gerçekleşebilmesi için enjeksiyon boruları ard germe donatısı kanalları fuga betonu için yerleştirildi ve donatılara sabitlendi. Daha sonra kolon kalıbı içerisine simetrik olarak dört adet 0.5 inç çapında K270 öngerme kabloları yerleştirildi. Yerleştirilmiş olan kabloların herbiri 8000 kg öngerme kuvveti ile gerildikten sonra C50 betonu, kalıp içine yerleştirildi. Daha sonra beton C35 mukavementine ulaştığında öngerme kabloları uçlarından kesilerek kablolardaki çekme kuvvetinin betona basınç kuvveti olarak aktarılması sağlandı. Ön-üretimli kirişlerin üretimi aşağıdaki aşamalardan oluşmaktadır: Kiriş kalıbı içine ard germe işleminin gerçekleşebilmesi için enjeksiyon boruları ard germe donatısı kanalları fuga betonu için kanallar yerleştirildi ve donatılara sabitlendi. C50 olarak hazırlanmış olan beton kalıp içine yerleştirildi. Ön Üretimli Kolon ve Kiriş Elemanlarının Birleştirilmesi Ayrı ayrı üretilmiş olan prefabrik kolon ve kiriş elemanları şu aşamalarda birleştirilmiştir. Ön-üretimli kiriş elemanı kirişte ard germe toronları için bırakılan delikler kolondaki deliklerin üzerine gelecek şekilde kolonun üzerine yerleştirildi. Kolon ve kiriş arasındaki 2cm boşluk C50 mukavemetini veren Fuga betonu ile dolduruldu. Fuga betonu C50 mukavementine eriştikten sonra ard germe işlemine geçildi. Dört adet prefabrik numuneden üçünde ard germe işlemi için 0.6 inç çapında toron diğer prefabrik numunede ise 0.5 inç çapında toron kullanıldı. 0.6 inc çapında toron kullanılan numuneler kopma

3 mukavementinin yüzde 40, 50, 60 ı ile gerildi inc çapında toron kullanılan numune kopma mukavementinin yüzde 50 si ile gerildi.. Ard germe işi bittikten sonra ard germe borularının içinden geçtiği kanallara çimento şerbeti enjekte edildi. Enjeksiyon işi bittikten sonra numunelerin topping betonları döküldü. Topping betonları C50 beton mukavementine ulaştıktan sonra elemanların deneyine başlandı. Yükleme ve Ölçüm Düzeneği Deney yükleme sistemi Şekil.1 de verilmektedir. Deney yükseltilmiş betonarme bir rijit döşeme ve buna bağlı bir rijit duvardan oluşan bir platform üzerinde yapılmıştır. Görüldüğü gibi, deney kolon-kiriş birleşimlerinin normal pozisyonuna göre 90 o döndürülmüş olarak yapılmıştır. Yani kolon yatay pozisyonda tutulmuş, kiriş ise düşey pozisyona getirilmiştir. Kolon-kiriş birleşim bölgesinde moment kiriş ucuna yatay doğrultuda etki ettirilen kuvvet aracılığı ile oluşturulmuştur. Yatay kuvvet manuel olarak kontrol edilen, rijit duvara monte edilmiş bir hidrolik kriko yardımı ile oluşturulmuştur. Bütün deplasman ölçümleri LVDT ler kullanılarak yapılmıştır. LVDT ölçüm kapasiteleri, ölçüm noktasındaki gereklilik ve ölçüm sınırları dikkate alınarak seçilmiştir. Deney sistemine verilen yük ise elektronik bir yük hücresi aracılığı ile ölçülmüştür. Bütün bu ölçümler bir kişisel bilgisayara bağlı elektronik data logger ile kaydedilmiştir. Deney Prosedürü Çalışmada öncelikle monolitik eleman (M1) deneye tabi tutulmuştur. Monolitik elemanın deneyinde deney akma noktasına kadar yük kontrollü olarak akma noktasından sonra ise deplasman kontrollü sürdürülmüştür. Prefabrik numunelerde başlangıçta numunu kapasitesine göre 750, 1000, 1500 kg yük uygulanmıştır. Ve daha sonra deneye yük kontrollü olarak devam edilmiştir. Deneylerde L/150, L/100, L/80, L/60, L/40, L/30, L/25, L/20, L/15 deplasmanlar uygulanmıştır.

4 Şekil.1 Deneyde kullanılan yükleme düzeneği BULGULAR Yapılan deneyler sonucunda, prefabrik elemanlarda ard germeli birleşimlerin, monolitik birleşimlerle karşılaştırıldığında, düğüm noktasında yeterli moment taşıma kapasitesine ve sünekliğe ulaştığı tespit edilmiştir. Yapılan deneylerde 0.6 inç kablo kullanılarak ve kopma mukavementinin yüzde 50si ile gerilen kolon-kiriş bileşimi moment kapasitesinin monolitik kolon-kiriş bileşiminin kapasitesinden daha yüksek olduğu görülmüştür. Ard-germeli birleşimde topping betonun etkisi çok açık olarak gözlenmiştir. Özellikle tekrarlamalı yükleme sırasında, yükün topping betonu kısmının basınç gerilmeleri etkisinde kaldığı çevrimlerde diğer yüze göre daha yüksek taşıma kapasitesine ulaştığı gözlenmiştir. Genel olarak uluslararası kullanılan deprem şartnamelerinin 1/50 lik maksimum dönemelere müsaade edildiği düşünülürse, deneylerin 1/15 dönme oranına kadar sürdürüldüğü halde, bu düzeyde bile önüretimli birleşimlerde ciddi düzeyde hasarın meydana gelmediği ve taşıma gücünden bir kaybın olmadığı görülmüştür.

5 KAYNAKLAR Cheok, G. S., and Lew, H. S.,Performance of Precast Concrete Beam to Column Connections Subject to Cyclic Loading, PCI Journal, V.26 No.3, May-June 1991,pp Cheok, G. S., and Lew, H. S., Model Precast Concrete Beam to Column Connections Subject to Cyclic Loading, PCI Journal, V.38 No.4, Jul-Aug. 1993,pp Cheok, G. S., Stone, W. C., and Kunnath S. K., Sismic Response of Precast Concrete Frame with Hybrid Connections, ACI Structural Journal, V.95, N.5, Sep-Oct. 1998, pp , Stone, W. C., Cheok, G. S., Stanton, j.f., A Hybrid Reinforced Precast Frame for Sismic Regions, PCI Journal, Mar-Apr. 1997, pp Aykaç,S, Onarılmış Güçlendirilmiş Kirişlerin Deprem Davranışı, Gazi Üniversitesi Fen Bil. Ens., Ağustos2000, Ankara