MALZEME SÜNEKLİĞİNİN SİSTEM SÜNEKLİĞİNE OLAN ETKİSİ ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

Benzer belgeler
BETONARME KESİT DAVRANIŞINDA EKSENEL YÜK, MALZEME MODELİ VE SARGI DONATISI ORANININ ETKİSİ

BETON İÇİNDE KULLANILAN ÇELİK TELLERİN BETONARME ÇERÇEVENİN DAVRANIŞINA OLAN ETKİSİ

BETONARME YAPI TASARIMI -KOLON ÖN BOYUTLANDIRILMASI-

MOMENT YENİDEN DAĞILIM

BETONARME-II (KOLONLAR)

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

TDY 2007 de Kullanılan Farklı Zemin Sınıfları İçin Performans Değerlendirme Yöntemleri Üzerine Bir Araştırma

İZMİR İLİ BUCA İLÇESİ 8071 ADA 7 PARSEL RİSKLİ BİNA İNCELEME RAPORU

MEVCUT BİNALARDA DEPREM PERFORMANSLARININ AYRINTILI İNCELEME YÖNTEMLERİ İLE DEĞERLENDİRİLMESİ

Yapı Elemanlarının Davranışı

11/10/2013 İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ BETONARME YAPILAR BETONARME YAPILAR

BETONARME BİNALARIN FARKLI HESAP YÖNTEMLERİNE GÖRE PERFORMANS SINIRLARININ İNCELENMESİ ÜZERİNE BİR DEĞERLENDİRME

BİLGİLENDİRME EKİ 7E. LİFLİ POLİMER İLE SARGILANAN KOLONLARDA DAYANIM VE SÜNEKLİK ARTIŞININ HESABI

KESİT HASAR SINIRLARININ BELİRLENMESİNDE SARGILAMA DURUMUNUN ETKİSİ

Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile Belirlenmesi

KESME BAKIMINDAN DOĞRU TASARLANMAMIŞ BETONARME PERDE DUVARLI YÜKSEK BİNALARIN DEPREM PERFORMANSI

Betonarme Çerçeve Sistemlerinde Sistem Akma Parametrelerinin Tespiti

DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARIMI

YAPISAL DÜZENSİZLİKLERİ OLAN BETONARME YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

BETONARME-I 5. Hafta KİRİŞLER. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

Beton Basınç Dayanımın Yapısal Davranışa Etkisi

DEPREME DAVRANIŞI DEĞERLENDİRME İÇİN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZ. NEJAT BAYÜLKE 19 OCAK 2017 İMO ANKARA ŞUBESİ

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

ARAŞTIRMA MAKALESİ /RESEARCH ARTICLE

DİNAMİK BENZERİ DENEYLERLE YETERLİ DAYANIMA SAHİP BİR BETONARME ÇERÇEVENİN BİRLEŞİM BÖLGELERİNİN PERFORMANSININ İRDELENMESİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 1 s Ocak 2006

BETONARME BİNALARDA SARGI DONATISI ETKİSİNİN YAYILI PLASTİK MAFSAL MODELİYLE İNCELENMESİ

Elastisite modülü çerçevesi ve deneyi: σmaks

Farklı Yöntemler Kullanılarak Güçlendirilmiş Betonarme Binaların Performansa Dayalı Tasarıma göre Deprem Performanslarının Belirlenmesi

BETONARME KİRİŞLERİN KOMPOZİT MALZEMELER İLE GÜÇLENDİRİLMESİ. Zeki ÖZCAN 1 ozcan@sakarya.edu.tr

Comparison of Earthquake Codes (TEC 2007 and TBEC 2018) In Terms of Seismic Performance of RC Columns

FARKLI UÇ SARGI ŞEKİLLERİNİN PERDE DUVARLARIN MOMENT EĞRİLİK DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZİ (KURAMSAL ÇALIŞMA)

BETON İÇİNDE ÇELİK TEL KULLANARAK BETONARME BİNALARIN DEPREM PERFORMANSININ ARTIRILMASI. Mustafa ÖZDEMİR, 5 Hasan DİVARCI

YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ FARKLI YER HAREKETLERİ ETKİSİNDEKİ SİSMİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Dinamik Etki: Deprem Etkisi. Deprem Dayanımı için Tasarım. Genel Deprem Analizi Yöntemleri - 1

BETONARME-II ONUR ONAT HAFTA-1 VE HAFTA-II

KAMU YAPILARININ PERFORMANSLARININ DOĞRUSAL ÖTESİ DAVRANIŞ MODELLERİYLE DEĞERLENDİRİLMESİ

MECHANICS OF MATERIALS

YUMUŞAK KAT DÜZENSİZLİĞİNİN VE DOLGU DUVARLARIN BETONARME BİNALARIN DEPREM DAVRANIŞINA ETKİLERİ

YAPILARIN ÜST RİJİT KAT OLUŞTURULARAK GÜÇLENDİRİLMESİ

KISA KOLON TEŞKİLİNİN YAPI HASARLARINA ETKİSİ. Burak YÖN*, Erkut SAYIN

ÇELİK ÇAPRAZ ELEMANLARLA GÜÇLENDİRİLEN BETONARME YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Farklı Zemin Koşullarındaki Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile İncelenmesi: 8 Katlı Çerçeve Örneği

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

AKDENİZ BÖLGESİNDEKİ SANAYİ YAPILARININ DEPREMSELLİĞİNİN İNCELENMESİ

Çelik Yapılar - INS /2016

BETONARME-I 3. Hafta. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

Betonarme Yapılarda Perde Duvar Kullanımının Önemi

BETONARME BİNALARDA DEPREM HASARLARININ NEDEN VE SONUÇLARI

BETONARME KOLONLARIN AKMA EĞRİLİKLERİNİN TESPİTİ İÇİN TBDY-2016 DA VERİLEN AMPİRİK BAĞINTILARIN İNCELENMESİ

Dairesel Betonarme Kolonlarda Çatlamış Kesite Ait Etkin Eğilme Rijitliklerinin İrdelenmesi

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

Şekil 1.1. Beton çekme dayanımının deneysel olarak belirlenmesi

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Beton Sınıfının Yapı Performans Seviyesine Etkisi

DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZ İÇİN KULLANILAN TİCARİ PROGRAMLARIN ÇERÇEVE SİSTEMLER İÇİN KARŞILAŞTIRILMASI

Proje Genel Bilgileri

ÖRNEK 18 4 KATLI BETONARME PANSİYON BİNASININ GÜÇLENDİRİLMESİ ve DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN YÖNTEM İLE DEĞERLENDİRİLMESİ

RİSKLİ BİNALARIN TESPİT EDİLMESİ HAKKINDA ESASLAR 7-Örnekler 2. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Alt Yapı ve Kentsel Dönüşüm Hizmetleri Genel Müdürlüğü

DEPREME DAYANIKLI YAPI İNŞAATI SORULAR

(İnşaat Mühendisliği Bölümü) SEMİNER 1. Burcu AYAR

BETONARME PERDELERİN BETONARME YÜKSEK BİNALARIN DEPREM PERFORMANSINA ETKİLERİ

MODELLEME TEKNİKLERİNİN MEVCUT BİNALARIN DEPREM PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

SÜNEK OLMAYAN B/A ÇERÇEVELERİN, ÇELİK ÇAPRAZLARLA, B/A DOLGU DUVARLARLA ve ÇELİK LEVHALAR ile GÜÇLENDİRİLMESİ.

BASİT EĞİLME ETKİSİNDEKİ BETONARME ELEMANLARIN MOMENT-EĞRİLİK VE TASARIM DEĞİŞKENLERİ ÜZERİNE ANALİTİK BİR İNCELEME

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

TİP BİR KAMU YAPISININ PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

KONYA ĐLĐNDE MEVCUT BETONARME BĐNALARIN TDY PERFORMANS NORMLARINA UYGUNLUĞU ÜZERĐNE PĐLOT BĐR UYGULAMA

MALZEME DAYANIMLARININ STANDART ALTI BETONARME ÇERÇEVELERİN SİSMİK PERFORMANSINA ETKİSİ

Betonarme Kirişlerin Etkin Eğilme Rijitliği Analizi ve Yönetmeliklerle Karşılaştırması

Kesmeye Karşı Güçlendirilmiş Betonarme Kirişlerin Deprem Davranışı

BETONARME YAPILARDA BETON SINIFININ TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİSİ

Erdal İRTEM-Kaan TÜRKER- Umut HASGÜL BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ MÜH. MİM. FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜH. BL.

Malzemenin Mekanik Özellikleri

Eşdeğer Deprem Yüklerinin Dağılım Biçimleri

Çok Katlı Yapılarda Elverişsiz Deprem Doğrultuları

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

FARKLI PARAMETERLERİN CFRP ŞERİTLERLE DOLGU DUVAR GÜÇLENDİRMESİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Farklı Zemin Sınıflarının Bina Deprem Performansına Etkisi

BETONARME-I 2. Hafta. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

BETONARME BİNALARIN DEPREM PERFORMANSININ BELİRLENMESİ İÇİN BİR YAKLAŞIM

DEPREM YÖNETMELİĞİ NDE ÖNGÖRÜLEN TAŞIYICI SİSTEM GÜVENLİK DÜZEYİ KONUSUNDA KARŞILAŞTIRMALI SAYISAL İNCELEME

Çelik Bina Tasarımında Gelişmeler ve Yeni Türk Deprem Yönetmeliği

RİSKLİ BİNALARIN TESPİT EDİLMESİ HAKKINDA ESASLAR 5-Kontrol Uygulaması

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 3 Sayı: 3 sh Ekim 2001


YAPAN: ESKISEHIR G TIPI LOJMAN TARİH: REVİZYON: Hakan Şahin - ideyapi Bilgisayar Destekli Tasarım

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi

BETONARME YÜKSEK YAPILARIN DEPREM PERFORMANSINA BETONARME PERDE ORANIN ETKİSİ

K VE DİRSEK TİPİ EĞİK ELEMANLARLA RİJİTLEŞTİRİLMİŞ DEPREM ETKİSİNDEKİ YAPILARIN LİNEER DAVRANIŞLARININ KARŞILAŞTIRMALI OLARAK İNCELENMESİ

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

ÇELİK UZAY ÇATI SİSTEMLİ HAL YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Armağan KORKMAZ *, Zeki AY **

2007 DEPREM YÖNETMELİĞİ

BETONARME YAPI ELEMANLARINDA DONATI DÜZENLEME İLKELERİ

Mesnet Şartlarının Betonarme Kısa Kirişlerin Davranışına Etkisinin Deneysel ve Analitik Olarak İncelenmesi

FARKLI KESİT GEOMETRİLERİNE SAHİP BETONARME KOLONLARIN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ INVESTIGATION OF RC COLUMN BEHAVIOUR HAVING DIFFERENT GEOMETRY

PREFABRİKE ENDÜSTRİ YAPILARININ 2007 DEPREM YÖNETMELİĞİ KOŞULLARINA GÖRE DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ

MOMENT AKTARAN BİRLEŞİMLER YAPI MERKEZİ DENEYSEL ÇALIŞMALARI

Standart Lisans.

Transkript:

MALZEME SÜNEKLİĞİNİN SİSTEM SÜNEKLİĞİNE OLAN ETKİSİ ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA M.Y. KALTAKCI 1, M.H.ARSLAN 2, Ü.S.YILMAZ 2 mykal@selcuk.edu.tr, mharslan@selcuk.edu.tr, usyılmaz@selcuk.edu.tr Öz:Deprem mühendisliğinde malzeme ve sistem sünekliğinin yeri büyüktür. Çelik tel katkılı/çelik fiberli beton, son yıllarda beton dayanımı ve sünekliğinin geliştirilmesi için yapılan çalışmalar arasında yer almaktadır. Çatlak oluşum mekanizmasının ertelenmesi ile çelik fiber pasif sıklaştırma etkisi yapmakta ve sünekliğe olumlu katkıda bulunmaktadır. Bir eleman için artan bu sünekliğin, betonarme bir çerçevede sistem sünekliğine nasıl bir etki yaptığı ise araştırma konusudur. Bu çalışma, eksenel yüklü çelik fiberli betonarme kolonların davranışına yönelik bir dizi deney içermekte ve aynı zamanda yapılan analitik çalışma ile çelik fiberin çerçeve sistemine verdiği ilave süneklik analiz edilmektedir. 16 adet 160 x 160 x 840 mm boyutlarında prizmatik kolon numuneleri yük kontrollü düzenek içinde eksenel yük ile yüklenerek eksenel kuvvet-birim kısalma grafikleri çıkarılmıştır. Analitik çalışmada ise aynı özellikte kolonları içeren 16 adet iki katlı tek açıklıklı betonarme çerçevenin lineer olmayan statik analizi yapılarak yük-deplasman eğrileri çıkarılmış ve çerçeve sünekliğinin çelik fiber miktarına göre değişimi incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Çelik Tel/Fiber, Malzeme Sünekliği, Beton Dayanımı, Sistem Sünekliği, Lineer Olmayan Statik Analiz Notasyon µ ε malzeme sünekliği µ δ sistem sünekliği ε y akma deformasyonu ε u maksimum deformasyonu ε`u / ε`su fibersiz elemanın kopma deformasyonu / fiberli elemanın kopma deformasyonu δ u taşıyıcı sistem maksimum deplasmanı δ y taşıyıcı sistem akma deplasmanı f c beton basınç dayanımı (silindir numunesi için) f y donatı akma dayanımı h kolon yüksekliği ε kolona ait birim boy kısalması N o taşıma gücü N e deneysel yük taşıma kapasitesi A s boyuna donatı alanı A c beton kesit alanı K eksenel yük düzeyinin teorik yük düzeyine oranı R yapı davranış katsayısı ß emniyet katsayısı Giriş Normal beton içerisine değişik oranlarda ve belli özelliklerde çelik tellerin katılması ile elde edilen fiberli beton, teorik olarak geleneksel betonun zayıf olan birçok özelliğini iyileştirerek performansını artırmak amacıyla kullanılmaktadır. Betonarmeyi oluşturan betonun gevrek özelliğinin iyileştirilmesi, belki de betonarmenin davranışı için olumlu en 1 Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Konya, Türkiye 2 Selçuk Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Konya, Türkiye 881

önemli husustur. Günümüzde bu konu ile ilgili araştırmalarda [Ramesh, K., Seshu, D.R., Prabhakar, M., 2003, Craig, R. J., Patel, C., Sheikh, AS., 1982] özellikle çelik fiberlerin kullanımının davranışa etkisi konusunda yoğunlaşarak, konu, çatlak gelişimi ve aşınma yönlerinden irdelenmiştir. Çelik fiberin betonun davranışına olan etkisi ; Çatlakların gelişimini durdurmak, Çatlak gelişimini sınırlandırmak, Çatlak dayanımını ve sünekliğinin artırmak, olarak gruplandırılabilir. Özellikle eksenel yüklü elemanlarda fiberin betonda oluşacak çatlakların sınırlandırılması yönünde yaptığı etki basınç altındaki bir eleman için bir sargı etkisi yaratmaktadır. Oluşan bu etki ile elemanın sünekliği ve dolayısıyla sistemin sünekliği artmaktadır. Bu sonuç Shah ve Rangan [4] tarafından yapılan çalışmalarla desteklenmektedir. Süneklik, bir elemanda ya da sistemde, dayanımda önemli bir azalma olmaksızın deformasyon yapabilme kabiliyeti olarak tanımlanabilir. Literatürde malzeme, kesit, eleman ve sistem sünekliği alanında yapılmış çalışmalar mevcuttur. Bu çalışmada incelenecek olan sistem sünekliği, yapısal hesaplama için gerekli en önemli parametrelerden biri olan yapı davranış katsayısı R nin tesbiti için son derece önemli bir kavramdır. Türkiye de [TDY- 97] ve dünyadaki diğer deprem yönetmeliklerde [UBC-97, EUROCODE-8-98], R katsayısı, yapıya gelecek olan elastik deprem yüklerinin yapının sünek davranışı kabulü ile azaltılabileceği kabulüne dayanır. Şekil 1. Malzeme ve Sistem İçin Yük Deplasman İlişkisi Şekil 1.a malzeme süneliğini, Şekil 1.b ise sistem sünekliğini sembolik olarak göstermektedir. Burada malzeme sünekliği için, ε u µ ε = [1] ε y sistem sünekliği için ise, δu µ δ = [2] δ y bağıntıları yazılabilir. Formülasyondan da anlaşılacağı gibi, betonarme yapılarda sistem sünekliği deplasman sünekliği cinsinden ifade edilir. Yapının, belirli bir noktasında (genellikle son kat-döşeme hizasında), limit durumdaki maksimum yanal ötelenmesinin taşıyıcı sistem akmaya başladığı andaki yanal ötelemesine oranı sistem sünekliği olarak tanımlanabilir. Bu çalışmanın deneysel kısmında, çeşitli çelik fiber oranına sahip betonarme kolonlar eksenel yük ile yüklenerek, kolonlarda oluşan deformasyon farklılıkları incelenmiştir. Farklı fiber yüzdeleri için deneylerden elde edilen normal kuvvet-deformasyon grafiklerinden yola çıkılarak, örnek olarak alınan bir çerçevede artan yükler altında hesap yapılmış ve çerçevenin yük-deplasman ilişkisi fiber oranlarına göre ayrı ayrı incelenerek neden sonuç ilişkileri belirlenmiştir. 882

Deneysel Program Deneysel Çalışmanın İçeriği Deneysel program çelik tel / fiber katkılı betonarme kolonların eksenel yük altında denenmesi üzerine kurulmuştur. Kolonlar 160 mm x 160 mm kesitlerinde ve yüksekliği 840 mm olan elemanlar olarak seçilmiştir. Deneysel çalışmadaki değişkenler, beton içindeki fiberlerin miktarlarının (N/m 3 ) değişimi ve kolon içindeki yatay/düşey donatı akma dayanımlarının değişimi olarak belirlenmiştir. Deney programı 18 kolon elemandan oluşmaktadır. Kolonlar, beton içerisinde çelik fiber miktarının değişimine göre dört gruba (1,2,3 ve 4) ayrılmıştır. Çelik fiber 0.0 N/m 3, 200 N/m 3, 400 N/m 3, 600 N/m 3 olarak düşünülmüştür. Her bir grup kendi içerisinde A,B,C ve D olarak dört ayrı kola ayrılmıştır. Bu kollar, kolonların betonarme çeliğinin akma dayanımının değişimi ve sıklaştırmanın yapılıp yapılmaması gibi parametrelerle birbirlerinden ayrılmaktadırlar (Tablo 1). Tablo 1. Deney Elemanları Beton Basınç Eleman Dayanımı No Düşey Donatı Yatay Donatı Yatay Donatı Sıklaştırması Çelik Fiber Miktarı (N/m 3 ) f c Çap f y Çap f y (MPa) (mm) (MPa) (mm) (MPa) NC* C** A1 20,35 11.76 548.6 7.74 440 ----- 0.0 B1 19,80 11.76 548.6 8.1 440 ----- 0.0 C1 20,16 11.76 436.9 7.74 268 ----- 0.0 D1 20,05 11.76 436.9 8.1 268 ----- 0.0 A2 20,27 11.76 548.6 7.74 440 ----- 200 B2 19,85 11.76 548.6 8.1 440 ----- 200 C2 20,13 11.76 436.9 7.74 268 ----- 200 D2 20,00 11.76 436.9 8.1 268 ----- 200 A3 20,36 11.76 548.6 7.74 440 ----- 400 B3 19,91 11.76 548.6 8.1 440 ----- 400 C3 20,15 11.76 436.9 7.74 268 ----- 400 D3 20,10 11.76 436.9 8.1 268 ----- 400 A4 19,87 11.76 548.6 7.74 440 ----- 600 B4 20,03 11.76 548.6 8.1 440 ----- 600 C4 21,12 11.76 436.9 7.74 268 ----- 600 D4 19,50 11.76 436.9 8.1 268 ----- 600 * : Sıklaştırmasız ** : Sıklaştırmalı Kullanılan Malzeme Betonda kullanılan çelik fiberlerin çapları 0.25-0.76 mm arasında değişmektedir. Fiberlerin uzunluk/çap oranları ise 30 ile 150 arasında değişmektedir. Betonun su/çimento oranı 0.49 ve dozajı 3500 N/m 3 dir. Hedeflenen beton basınç dayanımı 20 MPa dir. Tablo 1 de, 150 x 300 mm ebatlarında standart donatısız silindir numunelerinin basınç altında kırılmasından elde edilen beton basınç mukavemetleri de verilmiştir. 883

Deney Elemanlarının Hazırlanması ve Bakımı Deney elemanlarının hazırlanış şekli aşağıda Şekil 2. de gösterilmiştir. Şekil 2. Deney Elemanları Hazırlanmış olan kolon numuneleri beton döküldükten bir gün sonra kalıplardan çıkarılmış ve 21. gününe kadar ıslak çuvallarla sarılarak bakımı sağlanmıştır. Daha sonra numuneler 28 güne kadar oda sıcaklığında bekletilmişlerdir. Şekil 3 de deney elemanlarının donatı düzenleri gösterilmiştir. Şekil 3. Elemanların Donatı Detayları Deney Düzeneği Kolona uygulanacak eksenel yük için elektrikli servo motorla yapılan yüklemenin hızı saniyede ortalama 1 ton olacak şekilde seçilmiştir. Kolona uygulanan eksenel yükü kolon üst yüzeyine yerleştiren kalın çelik plaka (20 mm) ile kolon kesitine düzgün olarak yayılması sağlanmıştır. Kolon alt yüzeyi ise, çerçeveye bağlı yer değiştirmesiz rijit kütleye oturtulmuştur (Şekil 4). Yük hücresi kayıt tutucu olarak kullanılmıştır. Kolonlarda göçme yüküne erişinceye kadar yapılan deneylerde, her yük kademesinde belirli aralıklarla belirlenen noktalardaki yatay ve düşey yer değiştirmelerin ölçülebilmesi için deplasman ölçerler ( LVDT ler) kullanılmıştır. Kolonda 12 farklı noktaya LVDT konularak, elemanda yük etkisiyle meydana gelen yer değiştirmeler ölçülmüştür. Şekil 5 de LVDT yerleşim planı görülmektedir. 884

a) Şematik Görünüm b) Deney Anı Fotoğrafı Şekil 4. Deney Düzeneği Deneyler sonunda kolonlara ait eksenel yük-toplam boyuna birim kısalma grafiklerinin çiziminde kolon üst başlığındaki düşey yer değiştirmeleri ölçen L 4, L 12 nolu LVDT lerin ölçüm değerlerinin farkı ile rijit olan, ama yine de olabilecek yerdeğiştirmeler düşünülerek alt başlıktaki/mesnetteki düşey yer değiştirmeleri ölçen L 0, L 5 nolu LVDT lerin ölçüm değerlerinin farkının ortalaması, kolon toplam boyu olan h a oranlanarak kolona ait toplam birim boyuna kısalma ε oranı formül 3 de gösterildiği şekilde bulunmuştur. ( L 4 L5 ) + (L12 L0 ) ε = [3] 2h Şekil 5. LVDT Yerleşim Şekilleri Şekil 6 da her bir grup ve kol için çizilen eksenel kuvvet-deformasyon grafikleri yer almaktadır. Grafiklerin ortak paydası bütün numunelerin benzer davranışı simgeliyor olmasıdır. 885

Şekil 6. A,B,C ve D Grubu Deneylerden Elde Edilen Eksenel Yük- Birim Kısalma Grafikleri Eksenel yüklü kolonlar taşıma güçlerine, betonun basınç dayanımına, donatı çeliğinin de akma dayanımına ulaşması ile erişmektedirler. Formül 4 de eksenel yüklü bir betonarme elemanın taşıyabileceği teorik yük ü veren ifade verilmiştir. Donatının kapasitesi, akma dayanımı (f y A s ), betonunki ise, basınç dayanımı (f c A c ) ile sınırlanmaktadır. Ancak yapılan deneyler [Richart, F.E., Staehle, Slater, W.A., and Lyse], kolondaki basınç dayanımının, ortalama olarak silindir basınç dayanımının %85 i olduğunu göstermiştir. Bu değerin sebebi boyut etkisi ve kolondaki betonun silindir numunedeki kadar iyi sıkışmamasıdır ( β = 0.85) N = β f A + f A [4] O c c y S Deneylerden elde edilen verilere göre, teorik eksenel yük taşıma kapasitesi N o ile, deneysel eksenel yük taşıma kapasitesi N e arasında formül 5 ile belirtilen, N o Κ = [5] N e bir katsayı vardır. Bu katsayı her bir deney elemanı için aşağıdaki tabloda sunulmuştur. Tablo 2. Elemanların Teorik ve Deneysel Yük Taşıma Kapasiteleri / Kırılma Yükleri N o N e Eleman No (kn) (kn) K ε u (x 10-5 ) ε`su/ ε`u A1 641 490 1.308 2650 ------ A2 640 600 1.066 3010 1.136 A3 642 625 1.027 3020 1.139 A4 631 610 1.034 3000 1.132 B1 629 620 1.014 3200 ------ B2 630 690 0.913 3400 1.063 886

B3 632 640 0.987 3700 1.156 B4 635 600 1.058 3500 1.094 C1 559 585 0.955 1800 ------ C2 559 630 0.887 1850 1.027 C3 559 800 0.698 1880 1.044 C4 580 705 0.822 2400 1.333 D1 557 720 0.774 1650 ------ D2 556 630 0.882 2700 1.636 D3 558 715 0.780 2720 1.648 D4 545 730 0.746 2200 1.333 Analitik Çalışma Sistem sünekliğinin elde edilebilmesi için yukarıda da bahsedildiği gibi, yapının göçme kabulü kriterleri sağlanıncaya kadar yük-deplasman eğrisinin (kapasite eğrisi) elde edilmiş olması gerekir. Bu hesabın elastik analizle yapılması olası değildir. Son yıllarda gittikçe fazla ilgi gören statik itme (pushover) analizi ile, yapı dayanımının yeterliliği, elemanların ne zaman ve hangi sırayla akmaya başlayacakları ve göçecekleri bulunabilir. Çalışmanın bu bölümünde iki katlı tek açıklıklı betonarme bir bina çerçevesi modellenmiş ve bu modelde kullanılan kolon donatıları ve sistemdeki fiber oranları da daha önceki 16 kolon deneyinde olduğu gibi tasarlanmıştır. Böylece, bu 16 adet çerçevenin statik lineer olmayan analiz çözümünden elde edilen yük-deplasman eğrileri ile çerçevelerin sünekliği hakkında bilgi edinilmiş ve fiber oranlarının sünekliğe etkisi analitik olarak çıkarılmaya çalışılmıştır. Özellikle son yıllarda çerçeve sünekliğinin hesaplanmasına yönelik yapılan çalışmalar [Borzi, B., Elnashai, A.S., 2000, Kappos, A.J., 1999,V.Gioncu] deprem mühendisliği açısından çok önemli olan ve tüm dünya deprem yönetmeliklerinde yer bulmuş yapı davranış katsayısı R `nin tam olarak tespiti için son derece önemli bir yer taşımaktadır. Aşağıdaki şekilde bu çerçevelerle ilgili geometrik özellikler verilmiştir. Modelleme 1/3 ölçekli olarak düşünülmüştür (Şekil 7). Deneysel çalışmada seçilen kolon boyutlarıyla aynı olan bir çerçeve kolonu çözümü için bu ölçek düşünülmüştür. Kolonlar 160 mm x 160 mm, kirişler ise 160 mm x 200 mm olacak şekilde tasarlanmıştır. Kolonlarda boyuna donatı oranı ρ l = 0.018, kirişlerde boyuna donatı oranı ρ b =0.007 olarak alınmıştır. Şekil 7 de kolon ve kirişlerin içerisinde bulunan donatı, akma mukavemeti değerleri 440 MPa ve 268 MPa için Φ ve φ olarak sembolize edilmiştir. 887

1.Grup Betonarme Çerçeve (B1-D1-B2-D2-B3-D3- B4-D4) Şekil 7. Betonarme Çerçevelerin Detayı 2. Grup Betonarme Çerçeve (A1-C1-A2-C2-A3-C3- A4-C4) Hesaplar için kullanılan Drain-2D [Prakash, V, Powell, G.H., and Campbell,S, 1993] bilgisayar programında, malzeme özellikleri olarak her bir deney sonunda elde edilen grafiklerin basit bir malzeme modeli olarak elde edilmesiyle ortaya çıkan değerler kullanılmıştır. Analitik çalışmada yapılan statik itme analizinde amaç, çerçevelerin yatay yük - tepe deplasman ilişkisinin yakalanması ve çerçeve davranışından sistem sünekliğine geçişin sağlanmasıdır. Hesaplamalarda beton dayanımı olarak her bir eleman için Tablo 1 de belirtilen dayanım kullanılmıştır. Yükleme, yük kontrollü normal kuvvet ile deplasman kontrollü yatay kuvvet olarak yapılmıştır. Şekil 8a da çerçeveye uygulanacak yükleme durumu gösterilmiştir. 888

Şekil 8. Çerçeve Yükleme ve Plastik Mafsal Oluşma Şekli Şekil 8 de mafsallaşma sırası ve yerleri görülmektedir. 16 adet çerçevenin tamamında plastik mafsallaşmaların oluşum sırası ve yerleri aynı olmakla beraber yük-deformasyon düzeyleri farklıdır. Son şekilde yer alan son mafsal beyaz ile simgelenmiş sadece C ve D tipi elemanlarda oluşmuştur. Statik itme analizi ve çerçevenin lineer olmayan davranışı üzerine yapılan ciddi çalışmalar yük-deplasman eğrisinde yoğunlaşmaktadır [Mwafy, A.M., Elnashai, A.S. 2002]. Sistemin plastik mafsallaşmaya başladığı noktalardan kritik olanları kolonlar üzerinde oluşan mafsallaşmadır. Kolonlardaki mafsallaşmalar davranışı önemli ölçüde değiştirmekte ve sistemin yumuşayarak periyodunun artmasına veya yük-deplasman eğrisinin yataylaşmasıyla ifade edilmektedir. [Mwafy, A.M., Elneshai, A.S. 2001]. Şekil 9 da yük-deplasman ilişkisi sembolik olarak gösterilmiştir. Şekilde F u ve F y olarak, çerçevenin akma ve kopma deplasmanına karşı gelen kuvvet değerleri göstermektedir. A ve B tipi elemanlarda kopma deplasmanı δ u ile gösterilirken, C ve D tipi elemanlar için kopma deplasmanı δ`u ile gösterilmiştir. Şekil 9. Çerçevelerin Yük Deplasman İlişkisi ve Plastik Mafsal Oluşum Noktaları Şekil 10,11,12 ve 13 de çerçevelerin yük-deplasman grafikleri verilmiştir ve A, B, C ve D grubu çerçeveler için ayrı ayrı gösterilmiştir. 889

A Tipi Çerçeve Yanal Kuvvet (N) 50000 40000 30000 20000 10000 A1 A2 A3 A4 0 0 10 20 30 40 Yatay Öteleme (mm) Şekil 10. A Tipi Çerçeveler İçin Yük-Deplasman Eğrileri B Tipi Çerçeve Yanal Kuvvet (N) 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Yatay Öteleme (mm) B1 B2 B3 B4 Şekil 11. B Tipi Çerçeveler İçin Yük-Deplasman Eğrileri 890

C Tipi Çerçeve 25000 20000 Yanal Kuvvet (N) 15000 10000 C1 C2 C3 C4 5000 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Yatay Öteleme (mm) Şekil 12. C Tipi Çerçeveler İçin Yük-Deplasman Eğrileri D Tipi Çerçeve 25000 20000 Yanal Kuvvet (N) 15000 10000 5000 D1 D2 D3 D4 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Yatay Öteleme (mm) Şekil 13. D Tipi Çerçeveler İçin Yük-Deplasman Eğrileri Çerçeve sünekliği hesabında 2 numaralı formülde de ifade edildiği gibi ilk akmanın meydana geldiği andaki deplasmanın çerçeve göçme konumundaki deplasmana oranı esastır. Göçme deplasmanını sistem üzerinden görmek 891

kolaydır, akma deplasmanı için ise literatürde çeşitli varsayımlar mevcuttur. Bunlardan en çok kabul görenleri, çerçevenin taşıyabileceği yanal kuvvetin %75 ine ulaşıldığı andaki kuvvet için deplasman ve yük-deplasman eğrisinin yataylaşmaya başladığı dönüm noktasından hemen önceki kuvvete denk gelen deplasman olarak tanımlanır [Paulay,T., Priestly, M.,J., N.,1992 ]. Tablo 3. de çerçevelerin akma ve göçme deplasmanlarıyla beraber elde edilen sistem sünekliği değerleri verilmiştir. Tablo 3. Çerçevelerin Süneklik Değerleri Çerçeve Eleman f Grubu c (Mpa) f y (Mpa) fiber oranı N/m 3 δ y (mm) δ u (mm) µ δ A1 2 20,35 440 0 8,217 34,984 4,257 A2 2 19,80 440 200 8,129 34,928 4,296 A3 2 20,16 440 400 7,878 34,773 4,413 A4 2 20,05 440 600 7,723 34,677 4,490 B1 1 20,27 440 0 8,587 34,973 4,072 B2 1 19,85 440 200 8,463 34,893 4,123 B3 1 20,13 440 4000 8,479 34,897 4,115 B4 1 20,00 440 600 8,44 34,871 4,131 C1 2 20,36 268 0 6,305 32,582 5,167 C2 2 19,91 268 200 6,221 32,549 5,232 C3 2 20,15 268 400 6,164 32,526 5,276 C4 2 20,10 268 600 6,072 32,488 5,350 D1 1 19,87 268 0 6,28 32,568 5,185 D2 1 20,03 268 200 5,97 32,442 5,434 D3 1 21,12 268 400 5,68 32,322 5,690 D4 1 19,50 268 600 5,632 32,303 5,735 Sonuçlar Yapılan deneysel çalışma ve ilişkili analitik çalışmadan, aşağıda verilen sonuçlar çıkarılmıştır. 1) Betonda çeşitli oranlarda kullanılan çelik fiber ile malzeme sünekliği bir miktar artmış olsa da, basınç altında denenen numunelerin taşıma güçlerinde kayda değer bir artış olmamıştır. 2) Kolonların göçme davranışlarında çelik fiberlerin etkisi ortaya çıkmıştır. Çelik fiber içermeyen kolonlar, oldukça gevrek bir davranış sergileyerek ve betonda aşırı bir dökülmeye sebep olarak taşıyıcılıklarını yitirmektedirler. Çelik fiberli elemanlar ise, daha sünek bir davranış göstererek göçmüşlerdir. 3) Analitik çalışma sonucu çerçevelerin sistem sünekliğine, çelik fiberin önemli etki ve katkıda bulunduğu görülmüştür. Dört tip elemanda da fiber oranına bağlı olarak süneklik %2 ila %10 arasında artmıştır. Bu özellikle yüksek süneklik isteyen deprem bölgelerinde yapılan yapılar için önemli bir avantajdır. 4) Kolonlarda sargılamanın daha fazla olduğu ve donatını akma sınırının düşük olduğu çerçevelerde (D tipi) süneklik daha fazla artmaktadır. 5) Çelik fiberli çerçevelerin göçme yükü ise, fiber oranından bağımsız ve fibersiz çerçeveler ile aynıdır. Dolayısıyla fiberin plastik mafsal oluşumunu bir miktar geciktirdiği söylenebilir. 6) Dört tip elemanda da mafsallaşma sırası ve yeri aynı olmuştur. Dolayısıyla fiberler mafsallaşma sırasında etkili değildir. A ve B çerçeveleri göçme konumuna 8. mafsallaşma ile ulaşırken, C ve D tipi çerçeveler göçme konumuna 9. mafsallaşma ile ulaşmışlardır. 7) Lineer olmayan statik analiz sonucu elde edilen kapasite eğrilerden anlaşılacağı üzere, çerçeve davranışları farklı çelik fiber oranları için çok benzerdir. Çerçevelerde kullanılan donatının akma dayanımlarındaki farklılık çerçevenin göçme yükünü belirleyen en önemli parametredir. KAYNAKLAR [1] RAMESH, K., SESHU, D.R., PRABHAKAR, M., 2003, Constitutive behavior of confined fibre reinforced concrete under axial compression, Cement&Concrete Composites 25, 343-350 [2] CRAIG, R. J., PATEL, C., Behavior of joints using reinforced fibrous concrete. In: Fiber Reinforced Concrete International Symposium, American Concrete Institute, Detroit [3] SHEIKH, AS., 1982, A comparative study of confinement models. ACI J Mater, 79 (04): 296-306 892

[4] SHAH, SP, RANGAN, BV., 1970, Effects of reinforcements on ductility of concrete. Proc ASCE ;96(576):1167-84 [5] Regulations on Structures constructed in Disaster Regions, Ministry Of Public Works and Settlement, Ankara, 1998. [6] UBC-97 Uniform Building Code, International Conference of Buildings Official, USA, 1997. [7] Eurocode-8-98 Design Provisions for Earthquake Resistance of Structures, European Union, European Prestandarts, Brussel, 1998. [8] RICHART, F.E., STAEHLE, G.C., 1931-1932 Column Tests at University of Illinois, Journal of ACI, Feb. March 1931, November 1931 and January 1932. [9] SLATER, W.A., and LYSE, I., 1931-1932 Column Tests at Lehigh University, Journal of ACI, March 1931, November 1931 and January 1932. [10] BORZI, B., ELNASHAI, A.S., 2000, Refined Force Reduction Factor for Seismic Design, Engineering Structures, 1244-1260 [11] KAPPOS, A.J., 1999, Evaluation of Behaviour Factor on the Basis of Ductility and Overstrength Studies, Engineering Structures, 823-835 [12] V. GIONCU, 2000, Framed Structure. Ductility and Seismic Response General Report, Journal of Constructıonal Steel Research, 125-154 [13] PRAKASH, V, POWELL, G.H., and CAMPBELL, S, 1993, Drain-2dx User Guide V.1.10, Departmant of Civil Engineering, University of California at Berkeley, [14] MWAFY, A.M., ELNASHAI, A.S. 2002, Calibration of Force Reduction Factors of RC Buildings, Journal of Earthquake Engineering Vol 6, No.2, 239-273 [15] MWAFY, A.M., ELNASHAI, A.S. 2001, Static Puhover Versus Dynamic Collapse Analysis of RC Buildings, Engineering Structures, 407-424 [16] PAULAY, T., PRIESTLY, M.,J., N., 1992 Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings, John Wiley & Sons Interscience Publication, New York. 893