FBE- Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Konu "Cyclic loads" ile FBE- Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeBetonarme elemanların yön değiştiren tekrarlı yükler altında doğrusal olmayan davranışı(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000) İlki, Alper ; Kumbasar, Nahit ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği ; Soil Mechanics and Geotechnical EngineeringBetonarme elemanların şiddetli depremler karşısında elastik ötesi şekildeğiştirmeler yapmasma izin verilir. Bu şekildeğiştirmeler sayesinde yapının belli bölgelerinde plastik mafsallar oluşur ve bu plastik mafsallarda oluşacak elastik ötesi şekildeğiştirmeler ile önemli miktarda enerji yutulması sağlanır. Bu şekildeğiştirmelere önemli dayanım kaybına uğramadan ulaşacak şekilde tasarlanmış ve detaylandınlmış elemanlar, deprem sırasında bir miktar hasar görseler de, yapının depremi göçmeden atlatmasını sağlayabileceklerdir. Betonarme yapıların ve/veya elemanların depremler karşısında sergileyeceği elastik ötesi davranışın gerçekçi olarak belirlenebilmesi için betonarmenin yön değiştiren tekrarlı yükler altında davranışının incelenmesi gereklidir. Bu konuda uzun yıllardır çok sayıda deneysel ve kuramsal çalışma yapılmış olmakla birlikte, betonarmenin davranışını etkileyen çok sayıda değişken olması ve bu değişkenlerin oldukça büyük aralıklarda değişim gösterebilmeleri nedenleri ile farklı kesit ve yükleme durumlarında geçerliliğini koruyabilen ve üzerinde görüş birliğine varılmış davranış modelleri halen mevcut değildir. Sadece sargı donatısı özelliklerinin betonun gerilme-şekildeğiştirme ilişkisi üzerindeki etkilerinin modellenmesi konusunda dahi tam bir anlaşma sağlanmamıştır. Bu nedenle konu üzerinde halen çok sayıda çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmada sabit eksenel kuvvet ile yön değiştiren tekrarlı yükler etkisinde olan betonarme elemanların davranışlarının deneysel ve kuramsal olarak incelenmesi ve davranış üzerinde büyük etkisi olan değişkenlerin bu etkilerinin modellenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda çalışma giriş bölümü ve daha önce yapılan çalışmalara değinilen bölümden sonra beş ana bölüme ayrılmıştır. Sargı donatılı betona ait gerilme-şekildeğiştirme ilişkisinin eleman davranışı üzerinde önemli etkisi olduğu bilinmektedir. Bu çalışma kapsamında sargı donatısı türü (etriye-spiral), hacimsel oram, çap ve aralıklarının betonun gerilme- şekildeğiştirme ilişkisi üzerine olan etkilerinin incelenmesi amacı ile 250 mm x 1000 mm boyutlarında 12 adet dairesel enkesitli kolon eksenel yükleme deneyine tabi tutulmuştur. Elde edilen sonuçlara dayanarak süneklik ve enerji yutma kapasitesi için çeşitli tanımlamalar yapılarak bu büyüklükler için sayısal değerler elde edilmiştir. Deneysel çalışma ile ilgili detaylar, deney sonuçlan ve daha önce farklı araştırmacılar tarafından sargı donatılı betonun gerilme-şekildeğiştirme ilişkisi için önerilmiş olan üç kuramsal model kullanılarak ulaşılan sonuçların, elde edilen xviii deneysel sonuçlarla karşılaştırması Bölüm 3 'de sunulmuştur. Gerçekleştirilen deneyler sonucunda, başta enine donatı aralığı olmak üzere, sargı donatısı özelliklerinin betonun süneklik, dayanım ve bunların sonucunda, gerilme- şekildeğiştirme ilişkisi üzerinde çok önemli etkisi olduğu belirlenmiştir. Yapılan kuramsal karşılaştırma sonucunda ise incelenen üç farklı modelin birbirinden oldukça farklı sonuçlar verebildiği görülmüştür. Bu karşılaştırmanın yapılmasındaki amaç, Bölüm 5'de lif yaklaşımı ile yapılan moment-eğrilik çözümlemesinde sargılı beton için kullanılabilecek en gerçekçi gerilme-şekildeğiştirme modelini belirlemektir. Bölüm 4'de sabit eksenel kuvvet ile yön değiştiren tekrarlı yüklere maruz betonarme elemanların davranışlarının deneysel olarak incelenmesi amacı ile 200 mm x 200 mm x 2000 mm boyutlarında 28 adet numunenin denendiği çalışma sunulmuştur. Bu deneysel çalışmada amaç yön değiştiren tekrarlı yükler altında betonarme elemanların davranışında en etkili olduğu düşünülen değişkenlerin bu etkilerinin incelenmesi ve çeşitli süneklik seviyelerinde yutulan enerji, yük-yerdeğiştirme ilişkisinin boşaltma ve düşen kollarının eğimleri, çevrim sıkışması gibi önemli davranış özellikleri ile ilgili sayısal sonuçlar elde etmek ve numunelerin en çok zorlanan bölgelerinde deneysel moment-eğrilik ilişkilerini belirlemektir. Elde edilen deneysel moment-eğrilik ilişkileri, Bölüm 5'de lif yaklaşımı kullanılarak gerçekleştirilen kuramsal moment-eğrilik çözümlemesi ile elde edilen sonuçların gerçekçilik düzeyinin belirlenmesi amacı ile kullanılmıştır. Yön değiştiren tekrarlı yükler altmda çeşitli davranış özellikleri için elde edilen sayısal sonuçlar ise Bölüm 6 'da betonarme elemanların yük-yerdeğiştirme ilişkisi için önerilen modelin geliştirilmesi aşamasında kullanılmıştır. Deneysel çalışmada etkileri incelenen deney değişkenleri boyuna donatı geometrik oranı, dayanımı, türü (düz yüzeyli-nervürlü), elemana etkiyen eksenel kuvvetin seviyesi ve beton basınç dayanımıdır. Deneysel çalışma sonunda, boyuna donatı oranının taşıma gücüne olan etkisi dışında yük- yerdeğiştirme ilişlrisinin boşaltma kolunun eğimi ve oluşan çevrim sıkışması üzerinde de etkili olduğu belirlenmiştir. Benzer şekilde eksenel kuvvet de taşıma gücü ile birlikte özellikle yük-yerdeğiştirme eğrisinin düşen kolunun eğimi ve çevrim sıkışması üzerinde etkili olmaktadır. Beton basınç dayanımımn bu çalışmada incelenen değişim aralığında davranışa önemli bir etkisi görülmemiştir. Boyuna donatı dayanımı ve/veya türü ise yük-yerdeğiştirme ilişkisinin tekrar yükleme kolu, ve oluşan çevrim sıkışması üzerinde etkili olmuştur. Yön değiştiren tekrarlı yüklere maruz kalan betonarme elemanların davranışlarının gerçekçi olarak belirlenmesi için elemanların kritik kesitlerindeki moment-eğrilik ilişkileri büyük önem taşır. Moment-eğrilik ilişkileri yardımı ile yüklemenin farklı aşamalarında elemanın dayammı, sünekliği, enerji yutma kapasitesi ve rijitliği gibi önemli davranış özellikleri belirlenebilir. Bu çalışmanın beşinci bölümünde, yön değiştiren tekrarlı yükleme durumu için betonarme kesitlerde lif yaklaşımı kullanılarak moment-eğrilik ilişkileri belirlenmiştir. Lif yaklaşımı ile betonarme kesitler için yapılan moment-eğrilik çözümlemesinin başarılı olabilmesi beton ve çelik için gözönüne alınan gerilme-şekildeğiştirme ilişkilerinin gerçekçi olmasına bağlıdır. Bu çalışmada sargılı beton gerilme-şekildeğiştirme ilişkisi için, Bölüm 3 'de yapılan deneysel çalışma sonuçlarına oldukça yakın sonuçlar veren bir analitik model kullanılmıştır. Yön değiştiren tekrarlı gerilmelere maruz donatı çeliği için de, farklı araştırmacılar tarafından deneyler ile oldukça uyumlu sonuçlar verdiği bildirilen bir analitik model kullanılmıştır. Bu yöntemle Bölüm 4'de denenen tüm numuneler için xix kuramsal olarak moment-eğrilik ilişkileri elde edilmiştir. Bölüm 5'de lif yaklaşımı ve kullanılan malzeme modelleri ile ilgili bilgi verilmiş, Bölüm 4'de elde edilen deneysel moment-eğrilik ilişkileri ile Bölüm 5'de belirlenen kuramsal moment- eğrilik ilişkilerinin karşılaştırması yapılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda özellikle eksenel kuvvetin büyük olmadığı durumlarda, bu çalışmada kullanılan kesit çözümleme yöntemi ile belirlenen moment-eğrilik ilişkilerinin, gerek yüklemenin zarf eğrisi, gerekse boşaltma kollarının eğimi ve görülen çevrim sıkışması açılarından deneysel veriler ile oldukça uyumlu oldukları görülmüştür. Bölüm 4'de elde edilen deneysel sonuçlar yön değiştiren tekrarlı yükler altında gözlenen davranış özelliklerinin bir kısmının, günümüzde en yaygın kabul görmüş olan bazı modeller tarafından bile yansıtılamadığı göstermiştir. Betonarmenin yön değiştiren tekrarlı yükler altındaki davranışının tam ve genel olarak modellenmesinin çok zor, hatta imkansız olduğu bilinmektedir. Ancak Bölüm 4'de elde edilen deneysel verilere dayanarak, davranışa önemli etkisi olan bazı değişkenlerin bu etkilerinin karmaşık olmayan bağıntılar ile modellenebileceği sonucuna ulaşılmıştır. Bu amaçla Bölüm 4'de elde edilen deneysel verilere dayanan istatistiksel bir çalışma yapılmıştır. Bölüm 6'da sunulan bu çalışma ile eleman üzerine etkiyen eksenel kuvvet seviyesinin yük-yerdeğiştirme ilişkisinin düşen kolunun eğimine (en büyük yük seviyesi sonrası davranış) ve çevrim sıkışmasına olan etkileri modellenmiştir. Benzer şekilde boyuna donatı geometrik oranının yük-yerdeğiştirme ilişkisinin boşaltma koluna ve çevrim sıkışmasına olan etkileri modellenmiştir. Bu şekilde yaygın olarak kullanılan modellerde en büyük yük sonrası davranışı tanımlayan ve boyuna donatımn pekleşme özelliklerine bağlı olarak belirlenen pozitif eğimli kol yerine, eksenel kuvvet seviyesini de gözönüne alarak belirlenen pozitif veya negatif eğimli olabilen bir davranış (düşen kol) tammlanmıştır. Yük-yerdeğiştirme eğrisinin boşaltma kollarının eğimi ise günümüzde yaygın olarak kullanılan modellerde ulaşılan yerdeğiştirme süneklik seviyesi ve yük-yerdeğiştirme ilişkisinin başlangıç eğimine bağlı olarak modellenmektedir. Bu çalışmada donatı oranının da, düşen kolun eğimi üzerinde etkisi olduğu görülmüş ve bu etki modellenmiştir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan modellerin bu etkiyi gözönüne almamaları özellikle yutulan enerji miktarının gerçekten farklı belirlenmesine neden olabilmektedir. Gerek Bölüm 4'de sunulan deneysel çalışmada, gerekse Bölüm 5'de sunulan kuramsal çalışmada yük-yerdeğiştirme ve moment-eğrilik ilişkilerinde kesme kuvveti etkisinden kaynaklanmayan çevrim sıkışması gözlemlenmiştir. Bu çevrim sıkışması boyuna donatı oram ve türü ile eksenel kuvvetin seviyesine bağlı olarak modellenmiştir. Yaygın olarak kullanılan modellerin hiç birinde eğilme sonucu oluşan çevrim sıkışması dikkate alınmamaktadır. Bölüm 6'da yön değiştiren tekrarlı yüklere maruz betonarme elemanların yük-yerdeğiştirme ilişkisi için bir model önerilmiş ve bu model kullanılarak elde edilen yük-yerdeğiştirme ilişkileri deneysel sonuçlar ve daha önce farklı araştırmacılar tarafından önerilip yaygın kabul görmüş iki analitik modelin verdiği sonuçlar ile karşılaştınlmıştır. Karşılaştırma sonucunda bu çalışmada önerilen yük-yerdeğiştirme modelinin verdiği sonuçların günümüzde yaygın olarak kullanılan diğer iki modele göre deneysel sonuçlara daha yakın olduğu görülmüştür. Yukarıda kısaca değinilen dört ana bölümde ulaşılan deneysel ve kuramsal sonuçlar, Bölüm 7' de özetlenmiştir.