LEE- Yapı Mühendisliği-Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 13
-
ÖgeMevcut betonarme binaların burkulması önlenmiş çaprazlar (BÖÇ) ile davranış kontrollü güçlendirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-29)Son yıllarda ülkemizde (Kocaeli-17.08.1999, Düzce-12.11.1999, Van-23.10.2011) ve dünyada (Northridge-17.01.1994, Kobe-16.01.1995, Jiji-21.09.1999, Sumatra-26.12.2004, Sichuan-12.05.2008, Haichi-12.01.2010, Doğu Japonya-11.03.2011) meydana gelen depremler oluşturdukları yıkıcı etki nedeniyle büyük can ve mal kayıplarına yol açmıştır. Japonya ve Türkiye gibi sismik etkilerin yüksek olduğu bölgelerde, depreme hazırlıklı olmak yalnızca depreme dayanıklı yeni binalar inşa etmekle mümkün olamamakta, mevcut yapıların depreme karşı güçlendirilmesini ve güçlendirmede yeni teknolojilerin geliştirilmesini gerektirmektedir. Tez kapsamındaki çalışmalar Japonya'da bulunan Tokyo Institute of Technology, İstanbul Teknik Üniversitesi ve Nippon Steel & Sumikin Engineering Co.'nun ortak olduğu bir proje ve disiplinlerarası perspektifte gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de de yapı stokunun büyük bölümünü oluşturan betonarme yapıların geçmiş depremlerde beklenen performansı gösterememesi yeni yapısal çözümlerin geliştirilmesini zorunlu hale getirmiştir. Özellikle Japonya'da davranış kontrollü güçlendirme ve tasarım kavramı ile ilgili önemli araştırmalar gerçekleştirilmektedir. Dolayısıyla, Japonya ve Türkiye gibi ülkelerde ekonomik ve etkili güçlendirme yöntemlerine olan ihtiyaç yüksektir. Mevcut betonarme yapılar yetersiz yanal rijitlik, süneklik, dayanım ve düşük enerji yutma kapasiteleri sebebiyle depremde hasar görmektedir. Özellikle hastane ve okullar gibi kamu binalarının büyük kısmı ülkemizde betonarme olarak üretilmiş olup deprem güvenliği istenen performansı sağlamaktan uzaktır. Bu tür mevcut betonarme yapıların geleneksel yöntemler ile (betonarme perde eklenmesi, betonarme mantolama, çelik ceketleme ve çapraz eklenmesi) güçlendirilmesi mümkün olsa bile davranış kontrollü güçlendirme teknikleri özellikle Japonya'da yönetmeliklerde yer almakta ve daha etkin çözümlere imkân sağlamaktadır. Yapı mühendisliğinde dayanıma göre tasarım ve davranış kontrollü tasarım arasında önemli farklar bulunmaktadır. Mekanik bir sönümleyici türü olan BÖÇ'ler deprem tesiriyle tekrarlı çevrimsel yükleme etkisinde kaldıklarında basınç ve çekme durumlarında dengeli, dolu histeretik çevrimler oluşturarak yüksek miktarda enerji yutabilirler. Metalik esaslı bir sönümleyici olan BÖÇ'lerin kullanılarak hasar dağılımının takip edilmesi, yutulan enerji miktarının dayanıma göre tasarıma oranla arttırılması hedeflenmektedir. Proje ortağı olan Tokyo Institute of Technology BÖÇ'lerin tasarımı ve uygulama esasları konusunda yüksek birikime sahiptir. Diğer proje ortağı Nippon Steel & Sumikin Engineering Co. olabildiğince dünyadaki önemli BÖÇ üreticilerindendir. BÖÇ kullanılarak gerçekleştirilen davranış kontrollü güçlendirme tekniğinde amaç mevcut yapının taşıyıcı sistem elemanlarının elastik bölgede kalması hasarın BÖÇ'lerde toplanmasıdır. BÖÇ'ler mevcut çelik ya da betonarme binalarda da dayanım, rijitlik ya da sünekliğin arttırılmasını hedefleyen güçlendirmelerde kullanılabilir. Geleneksel güçlendirme yöntemlerine göre davranış kontrollü güçlendirmenin önemli üstünlükleri vardır. BÖÇ'lerin kullanıldığı davranış kontrollü güçlendirmede mimari işlevsellik bozulmaz ve yerinde montajı kolaydır. Ayrıca gün ışığı ve aydınlatma gibi çevre kontrolü unsurlarının sağlanmasında yararlıdır. Geleneksel betonarme perde ile güçlendirmeye göre daha hafiftir ve yapının rijitlik ve süneklik düzeyi projeye özgün biçimde oluşturulabilir.
-
ÖgeDışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerde gövdesi boşluklu bağ kirişi kullanımı(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-11-08)Bu çalışmada kesme kuvveti etkisinde plastikleşen bağ kirişi gövdesinde oval boşluklar açılarak bağ kirişi dayanımının ve tasarım büyütme katsayısının düşürülmesi, bu sayede çevre elemanların ve birleşimlerinin tasarımında dikkate alınacak iç kuvvetlerin küçültülmesi ve ekonomik bir tasarım yapılması öngörülmüştür. Çalışma kapsamında öncelikle izole bağ kirişleri çevrimsel yükleme altında test edilerek boşluklu bağ kirişlerinin doğrusal olmayan davranışları incelenmiş, sonrasında doğrusal olmayan davranışı belirlenen gövdesi boşluklu bağ kirişlerine sahip yapı modeli üzerinde doğrusal olmayan statik itme analizleri ile zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler gerçekleştirilerek, gövdesi boşluklu bağ kirişi kullanımının yapı davranışı üzerine olan etkileri incelenmiştir. Çalışmanın deney kapsamı, malzeme çekme testleri ve izole bağ kirişi çevrimsel yükleme testleri olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. Bağ kirişi numunelerinin hazırlandığı IPE200 enkesitli profilin gövde ve başlık enkesit parçasından üçer adet olmak üzere toplamda altı adet kupon numune alınmış ve çekme testi uygulanarak malzeme davranışının karakteristik özellikleri belirlenmiştir. İzole bağ kirişi deneylerinde IPE200 enkesitli profilden imal edilen ve her biri 500mm uzunluğunda olan sekiz adet bağ kirişi yarı-statik tekrarlı tersinir yükleme altında test edilmiştir. İki adet boşluksuz ve 6 adet farklı boşluk yerleşimine ve geometrisine sahip bağ kirişi test sonuçları değerlendirilmiş, değerlendirme sonucunda boşluk içermeyen referans numunenin TBDY 2018'de belirtilen yeterli dönme kapasitesine (0,08rad.) ulaştığı, boşluklu numunelerden, sadece orta iki panel bölgesinde boşluk bulunan numunelerin çok zayıf performans gösterdikleri, tüm panel bölgelerinde boşluk bulunan numunelerin ise (bir tanesi hariç) 0,07rad. dönme kapasitesine ulaştıkları görülmüştür. Ayrıca pekleşme katsayılarının %10 civarında düştüğü gözlenmiştir. İzole bağ kirişleri sonlu eleman modellerinin analizlerinde referans numune, iki adet gövdesi boşluklu bağ kirişi (iki panel bölgesinde boşluk bulunan gruptan bir örnek, tüm panel bölgelerinde boşluk bulunan gruptan bir örnek) Abaqus yazılımı ile modellenerek deneysel çalışmada kullanılan yükleme protokolü altında sonlu eleman analizleri gerçekleştirilmiştir. Kırılma davranışını da içeren sonlu eleman modellerinin her üç örnekte de hem dönme-kesme kuvveti eğrileri açısından, hem de şekildeğiştirme formu açısından deney numunelerinin davranışlarını temsil edebildiği gözlenmiştir. Gövdesi boşluklu bağ kirişleri kullanımının yapı davranışı üzerine olan etkilerinin araştırılması amacıyla geliştirilen izole bağ kirişi modelleri ile yapı sistemi analitik modelleri için OpenSees yazılımından yararlanılmıştır. Bu yazılım yardımıyla bağ kirişlerinin davranışı, her iki ucunda eksenel, kesme ve eğilme davranışlarını temsil etmek üzere boyları sıfır olan üç adet yay ve her iki uç arasında bağ kirişi uzunluğu kadar rijit bir çubuk eleman tanımlanarak temsil edilebilmektedir. Bunun için her bir yayın kuvvet/eğilme momenti-şekildeğiştirme/dönme eğrileri elde edilmiştir. Her bir yayın davranış (etki-şekildeğiştirme) modeli için deneysel sonuçlar ile kuramsal esaslara dayalı olarak elde edilen rijitlik ve dayanım ifadelerinden yararlanılmıştır. İlk olarak bağ kirişi modelleme yaklaşımının doğrulanması amacıyla, bağ kirişi modellerinin analizleri sonucunda elde edilen kesme kuvveti-dönme eğrileri, deneysel çalışmadan elde edilen eğrilerle karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmada eğriler arasında yeterli düzeyde bir uyum olduğu görülmüştür. Gövdesi boşluklu bağ kirişleri kullanımının yapı davranışı üzerine olan etkilerinin araştırılması amacıyla, iki tanesi gövdesi boşluklu bağ kirişleri içermek üzere, üç adet dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistem esas alınmıştır. Bu çerçeve sistemler bina türü bir yapı sisteminin yatay yük taşıyıcı sistemini oluşturmaktadır. Sistemlerden biri tipik bir dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistemi olarak boyutlandırılmıştır. İkinci tip sistemde eleman enkesitleri değiştirilmeden sadece gövdesi boşluklu bağ kirişleri kullanılmış, diğerinde ise, gövdesi boşluklu bağ kirişi kullanılmakla beraber elemanların enkesitleri yeterli güvenlik düzeyini sağlayacak şekilde güncellenmiştir. Gövdesi boşluklu bağ kirişlerinde boşluk geometrileri öngörülen tasarım esasları çerçevesinde oluşturulmuş, rijitlik ve dayanım özellikleri, Sap2000 yazılımı ile gerçeklestirilen yapısal analizlerde ve dayanım kontrollerinde dikkate alınmıştır. Tasarım hesapları sonucunda gövdesi boşluklu bağ kirişi kullanılması durumunda DMÇÇÇ ağırlığının %10 oranında azaldığı görülmüştür. OpenSees yazılımı ile gerçekleştirilen doğrusal olmayan statik itme analizlerinde; yatay kuvvetler, çerçeve sistemler göçmeye ulaşana kadar birinci mod ile uyumlu tek doğrultuda artan şekilde uygulanmıştır. Analizler sonucunda çerçeve sistemlerin tepe yerdeğiştirmesi-taban kesme kuvveti eğrileri elde edilerek dayanım fazlalığı katsayısı, D değerlendirilmiştir. Buna göre tipik dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistem için 2,96 olarak bulunan dayanım fazlalığı katsayısı, gövdesi boşluklu bağ kirişleri kullanılması durumununda 1,91 ve 1,92 olarak bulunmuştur. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistemlerin göreli kat ötelemeleri ve bağ kirişi dönme açılarının değerlendirilmesi amacıyla, zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerden yararlanılmıştır. Bu amaçla, yapı özellikleri ile uyumlu olacak şekilde onbir adet deprem ivme kaydı seçilmiş ve tasarım spektrumuna uygun olarak spektral uyuşum sağlanacak şekilde dönüştürülmüştür. Bunun için SeismoMatch yazılımından yararlanılmıştır. Dinamik analizlerden elde edilen sonuçlara göre, her üç modelde de göreli kat ötelemeleri ve bağ kirişleri dönme açılarının sınır değerleri aşmadığı, dayanım açısından incelenen çevre elemanların ise elastik düzeyde kaldığı görülmüştür.
-
ÖgeFormwork system selection model using structural equation modeling and rough multi criteria decision-making methods(Graduate School, 2022-10-12)The formwork system (FWS) is a temporary structure which provides the required geometry and strength to the cured concrete. In addition, the FWS may be the most critical aspect in building construction projects since it may significantly affect the time, cost, quality, safety, and sustainability performance of a building construction project. Therefore, selecting the most appropriate FWS may significantly improve these performance factors in reinforced concrete (RC) construction projects. This dissertation is planned as a cumulative work consisting of five published scientific articles and is framed within the FWS selection problem for RC building construction projects. The main goal of this dissertation is to develop a FWS selection model for building construction projects. For this purpose, the first article (Chapter 2) intends to identify and analyse the different industrial FWS supply chain configurations (SCCs) to minimize lead time and time waste in building construction projects. In addition, the selection of the FWS may depend on several criteria. Therefore, the objective of the second article (Chapter 3) is to identify and summarize the FWS selection criteria in a single body of knowledge by conducting a critical review of the literature. Based on the findings of the second article, the third article (Chapter 4) provided validation and applicability of the previously identified FWS selection criteria in the Turkish building construction sector through a questionnaire study. Furthermore, in the third article, the most important FWS selection criteria were determined, and the perception and perspectives of different construction professionals regarding the importance level of the FWS selection criteria were revealed. Based on the findings of the third article, the fourth article (Chapter 5) utilized a structural equation modeling (SEM) approach to identify the underlying FWS selection criteria groupings and their quantitative relationships. The fifth article (Chapter 6) proposed an integrated multi criteria decision-making (MCDM) model to solve the FWS selection problem, based on the findings of the preceding chapters. In addition, the effectiveness of the proposed approach is validated through a real-life case study. Finally, the dissertation was completed with conclusions derived from the results of these articles and recommendations for further research (Chapter 7). The first article identifies and analyses industrial FWS SCCs using value stream mapping (VSM). The roles and responsibilities of the main stakeholders (e.g., engineer, contractor and FWF) can be represented by the different SCCs. First, three SCCs for the industrial FWS in the Turkish RC construction sector were identified and described as process maps. Then, these SCCs were analysed based on data obtained from a real-life case study using VSM, an effective lean tool for identifying and eliminating waste. The findings indicated that the SCC where the FWF was involved early with the engineer and contractor at the design stage of the building construction project had higher performance (i.e., low time waste and less lead time) than the other SCCs. As a result, the study concluded that early involvement of the FWF in the decision-making process for selecting the FWS is critical for minimizing waste and improving project time performance. Numerous studies have been conducted since the early 1990s to identify the FWS selection criteria and/or to develop MCDM methods to solve the FWS selection problem. To date, however, no research has conducted a critical review of previous literature addressing the FWS selection criteria in building construction projects. The second article fills this important knowledge gap by undertaking a critical literature review utilizing an integrated approach. In the scope of the second article, a total of 26 studies were systematically analyzed, and 35 FWS selection criteria were then identified. These 35 criteria were divided into five main categories: structural design, project specifications, local conditions, supporting organization, and FWS characteristics. The study showed that "speed of construction", "type of concrete finish", and "initial cost of FWS" were the most frequently cited FWS selection criteria in building construction projects. Furthermore, the majority of FWS selection criteria under the structural design and FWS characteristics categories are interdependent, according to interviews. Consequently, these interdependent criteria should not be evaluated separately when selecting the FWS. The findings of the second article provide a comprehensive guide for FWS selection criteria in building construction projects, assisting construction professionals and practitioners (e.g., formwork designers) in selecting the most appropriate FWS for their projects. In the scope of this dissertation and future studies, these criteria may also be utilized in MCDM methods to select the most appropriate FWS for building construction projects. The FWS is selected by construction professionals with varying technical and/or administrative backgrounds. Depending on their motivations, the perspectives and perceptions of construction professionals and companies involved in the FWS selection process may differ. Furthermore, several building structural parameters may significantly impact the FWS selection criteria. Most previous studies investigated the FWS selection criteria only from the contractors' perspective, neglecting potential differences in perspectives and perceptions between construction professionals of different backgrounds. The main objective of the third article is to identify the critical FWS selection criteria, as well as the differences in perception and perspectives regarding the relative importance level of FWS selection criteria among construction professionals and companies specialized in different fields. In this regard, the third article is a continuation of the second since it employs the previously identified 35 FWS selection criteria in a questionnaire study of the Turkish building construction sector. The questionnaire data collected from 222 Turkish construction professionals were statistically analyzed. The findings of the third article revealed that the formwork design and/or formwork sales engineers (FD/FSL) group showed significant statistical differences regarding the FWS selection criteria as compared to all other groups. There were statistically significant differences between formwork and scaffolding companies and employees of these companies and the other groups, particularly among structural design and FWS–FWF characteristics-related criteria. Since involving the FWF with other stakeholder groups during the design phase can improve the performance of a building construction project (see findings of the first article), the perspectives and perceptions of the FD/FSL group or the FWF group should be considered alongside other groups of construction professionals and companies. In addition, the "speed of construction", "hoisting equipment", and "labour productivity" in building construction projects were all affected by project size (i.e., total area of building construction) and total building height. As a result, decision-makers and construction professionals may need to include these FWS selection criteria and the appropriate building structural parameters in the FWS selection process to improve the project's performance factors. Finally, it can be concluded that the third article serves as an additional validation of the applicability of the FWS selection criteria identified in the second article. The impacts of FWS selection criteria groupings, such as structural design and local site conditions, on the FWS selection process investigated in the literature are based primarily on expert knowledge, with no quantitative evidence or connection to the identified FWS selection criteria. Furthermore, the impacts of the selected FWS on time, cost, quality, and productivity performance factors have been primarily investigated using case studies' data. As a result, the main objective of the fourth article is to quantitatively identify the relationships and interdependencies among the FWS selection criterion groupings and their quantitative impacts (i.e., direct and indirect effects) on the performance factors. The questionnaire data from the third article were statistically analyzed, and five latent factors were revealed: FWS-FWF characteristics, structural design, local conditions, cost, and performance indicators. Based on these latent factors, a conceptual framework was constructed, and a SEM approach was used to determine the hypothesized effects of the latent factors. The SEM approach supported all hypothesized direct and indirect effects, with FWS-FWF characteristics having the highest direct effect on performance indicators, followed by its direct effect on cost. Furthermore, the structural design had a significant direct effect on FWS-FWF characteristics and indirect effects on performance indicators and cost. In other words, the effects of the structural design and the local site conditions on the FWS-FWF characteristics and the effects of FWS-FWF characteristics on the cost and the performance indicators are quantified in the fourth article. Therefore, it is considered a substantial contribution to the existing body of knowledge on FWS selection criteria in building construction projects. The main objective of this dissertation was to develop a FWS selection model to improve the performance of RC building construction projects. Therefore, the fifth article concludes the dissertation by proposing an integrated MCDM model based on the findings of the preceding articles in this dissertation. Several MCDM methods have been used in the literature to solve the FWS selection problem. However, none have considered the subjectivity and uncertainty that arise from group decision-making. In this regard, the fifth article proposes an integrated approach employing recently developed MCDM methods with rough numbers to fill this knowledge gap. The integrated approach starts with forming a decision-making team to develop the decision hierarchy. The rough analytic hierarchy process (R-AHP) is then used to calculate rough criteria weights. Subsequently, the rough evaluation based on the distance from average solution (R-EDAS) method is employed to rank the FWS alternatives. Finally, the results are compared using other rough MCDM methods to ensure that the proposed approach is consistent. The proposed approach is used to select the appropriate FWS for a real-life building construction project in Turkey. The integrated approach proved to be effective, and it was suggested that it should be employed in future FWS selection problems.
-
ÖgeKendiliğinden yerleşen betonlarda ince malzemeve en büyük agrega boyutunun beton özelliklerine ve agrega kenetlenmesine etkisi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-05)Kendiliğinden yerleşen beton (KYB), dökümü esnasında vibrasyon ve sıkıştırma gerektirmeyen, segregasyona uğramadan kendi ağırlığı ile yoğun donatılı bölgelerde bile akma kabiliyeti olan, mekanik özellikleri yönünden normal vibrasyonlu beton (NVB) özelliklerine göre daha üstün özelliklere sahip olan bir betondur. Beton içerisine süperakışkanlaştırıcılarla birlikte çeşitli kimyasal ve mineral katkı maddeleri ilave edilerek, betonun doldurma, ayrışmaya karşı direnci ve geçiş yeteneği arttırılmış, akıcılık, işlenebilirlik, yüksek mukavemet, durabiliteye sahip olma ve geçirimsizlik özelliği ile donma, çözülmeye karşı yüksek direnç özelliği yükseltilmiştir. Özellikle yeni nesil süperakışkanlaştırıcı katkılar yüksek oranda dispersiyon (dağıtma) ve sterik etkilere sahip olduklarından betonun yüksek akıcılık, yüksek geçiş yeteneği ve yüksek doldurma kapasitesi gibi özelliklerini arttırmaktadır. KYB'lerin inşaat teknolojisinde kullanılmaya başlanılmasıyla, inşaat kalitesi artmış, inşaat yapım süresi kısalmış, kalifiye işçi ihtiyacı azalmış, vibrasyon gürültüsü ortadan kalkmış, mimari çizimlerde çok geniş bir alan yaratılmış, daha ince cidarlı beton dökebilme imkanı sağlanmış, yeni uygulamaların önü açılmış ve inşaat maliyetleri azalmıştır. Bu bakımdan KYB'ler beton teknolojisinde bir devrim yaratmıştır. Bu çalışmada 350 kg/m3 sabit miktarda çimento, farklı miktarlarda uçucu kül (UK), kalker tozu (KT), süperakışkanlaştırıcı (SA) ve viskozite katkı maddeleri (VAK) kullanılarak, 10 mm, 16 mm ve 22 mm en büyük agrega boyutunda, KYB özelliğine sahip betonlar üretilmiş ve üretilen bu betonlar üzerinde taze ve sertleşmiş beton deneyleri yapılmıştır. EFNARC (2002) standardında KYB'lerde tasarım oranları ve miktarlarının belirlenmesinde hacımsal oranların kullanılması tavsiye edildiği için deneylerde kullanılan malzeme miktarlarında hacimsal değerler kullanılmıştır. Kalker tozlu karışımlarda, her bir karışım için 350 kg/m3 çimentoya, 100 kg/m3, 200 kg/m3 ve 300 kg/m3 KT ilave edilerek, 450 kg/m3 (350 kg/m3+100 kg/m3), 550 kg/m3 (350 kg/m3+200 kg/m3) ve 650 kg/m3 (350 kg/m3+300 kg/m3) KT'li KYB'ler üretilmiştir. Uçucu küllü karışımlarda ise, her bir karışım için 350 kg/m3 çimentoya, 82 kg/m3, 164 kg/m3 ve 246 kg/m3 UK ilave edilerek, 432 kg/m3 (350 kg/m3+82 kg/m3), 514 kg/m3 (350 kg/m3+164 kg/m3) ve 596 kg/m3 (350 kg/m3+246 kg/m3) UK'lı KYB'ler üretilmiştir. Hacimsal oranlar esas alındığından 100 kg/m3 KT hacım olarak 82 kg/m3 UK'ya karşılık gelmektedir. Bu değerler kullanılarak her bir karışımın sırasıyla 36 dm3, 72 dm3 ve 108 dm3 UK ve KT içermesi ve UK ve KT miktarlarının hacimsal olarak sabit tutulması sağlanmıştır. Deney sonuçları değerlendirildiğinde, taze betonlar üzerinde yapılan birim ağırlık değerlerinin, ek ince malzeme miktarı (EİM) artışına bağlı olarak istikrarlı bir eğilim göstermediği, UK ve KT'li karışımların birim ağırlıklarının birbirine yakın değerler aldığı, çökme-yayılma değerlerinin EİM miktarı ile birlikte arttığı, V-hunisi akış sürelerinin KT'li KYB'lerde daha uzun olduğu, elekte ayrışma değerlerinin sınırlar içinde kaldığı gözlenmiştir. Plastik viskozitenin, KT'li karışımlarda daha büyük değerler aldığı, ancak kayma eşiğinde belirli bir eğilim bulunmadığı anlaşılmıştır. Her iki agrega boyutu için de EİM miktarı artarken basınç dayanımlarının yükseldiği ve UK'lı betonların KT'li ve NVB'lere göre daha yüksek dayanım verdikleri belirlenmiştir. Tüm yarmada-çekme dayanımlarının NVB'lere göre daha yüksek değerler aldığı gözlenmiştir. Tüm KT'li karışımlarda elastisite modülü değerlerinin EİM miktarı artışına bağlı olarak kendi aralarında artan değerler aldığı görülmüş ancak UK'lı karışımlarda belirli bir eğilim gözlenmemiştir. Poisson oranı değerleri KT'li karışımlarda, UK'lı ve NVB'li karışımlara göre biraz daha yüksek elde edilirken süreksizlik sınırı ve çözülme sınırı değerlerinin UK'lı karışımlarda KT ve NVB'lere göre daha yüksek değerler aldığı görülmüştür. Gevrek davranış konusunda önemli parametreler olan süreksizlik sınırı/ basınç dayanım oranlarının tüm karışımlarda % 56-69 sınırları arasında kaldığı, çözülme sınırı/basınç dayanım oranlarının ise % 90'ın üzerinde elde edildiği gözlenmiştir. Bu haliyle tüm karışımların gevrek olarak değerlendirilebileceği sonucuna varılmıştır. Bu çalışmanın ana konusu, NVB'lerde görülen iri agrega kenetlenmesinin KYB'lerdeki etkisini incelemektir. Bilindiği gibi NVB'lerde kesme dayanımı üzerine etki eden faktörlerden birisi de iri agrega kenetlenmesidir. KYB'lerde hem toplam agrega miktarı hem de karışım içindeki iri agrega oranı azaltılmaktadır. Yapılan çalışmada, KYB'lerdeki ince malzeme miktarı (dolayısıyla iri agrega miktarı) ve iri agrega boyutunun kesme (kayma) dayanımına etkisi incelenmiştir. Eğilmede-kesme dayanımı değerleri göz önüne alındığında, tüm KT'li karışımlar eğilmede-kesme değerlerinin UK ve ek ince malzemesiz (EİM*) karışımlara göre daha yüksek değerler aldığı, doğrudan kesme dayanımı değerleri karşılaştırıldığında ise 10 mm agregalı UK'lı betonlarda % 11'e ulaşan düşüş, 10 mm agregalı KT'li betonlarda ve 16 mm agregalı KT ve UK'lı betonlarda ise aynı mertebede veya daha yüksek oranlarda dayanımlar elde edilmiştir. Bu durum, iri agrega oranı azaltılmış, EİM miktarı artırılmış KYB'lerde agrega kenetlenmelerinin genel olarak azalmadığını (10 mm iri agregalı UK'lı doğrudan kesmede % 11 azalma) göstermektedir. Bunun nedeninin artan EİM ile birlikte hem matrisin dayanımının artmasından hem de ara yüzeyin iyileşmesinden kaynaklandığı söylenebilir. Anahtar Kelimeler: Kendiliğinden yerleşen beton, Taze beton özellikleri, Agrega kenetlenmesi, Basınç dayanımı, Yarmada- çekme dayanımı, Eğilmede- çekme dayanımı, Elastisite modülü, Poisson oranı, Süreksizlik sınırı, Çözülme sınırı, Doğrudan kesme dayanımı.
-
ÖgeBetonarme kolonların deprem performansının tekstil donatılı / donatısız cam lifli püskürtme harçla iyileştirilmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-07-04)Ülkemiz ve gelişmekte olan ülkelerdeki mevcut yapı stokunu oluşturan yapıların büyük bir kısmı deprem esnasında arzu edilen sünek davranışı göstermekten oldukça uzaktır. Bu yapılar depreme dayanıklı yapı tasarımı açısından modern yönetmeliklerde verilen kuralları sağlamamakta olup, genellikle inşa edildikleri yıllarda yürürlükte olan yönetmeliklerin öngördüğü koşulları dahi sağlamamaktadır. Bu nedenle, bu yapılar literatürde genellikle standart altı yapı olarak adlandırılmaktadır. Kocaeli (1999), Pakistan Kashmir (2005), Elazığ (2010), Van (2011), Gorkha (2015), İzmir (2020) ve diğer depremler esnasında bu tip yapıların yetersiz deprem davranışı sebebiyle önemli ölçüde yapısal hasar ve buna bağlı olarak can ve mal kayıpları meydana gelmiştir. Betonun dıştan sargılanarak dayanımının ve şekildeğiştirme yapabilme yeteneğinin iyileştirilmesi, güçlendirme için oldukça yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu amaçla genellikle lifli polimer (LP) kompozit malzemeler kullanılmaktadır. LP kompozit malzemelerin birtakım avantajları bulunsa da, uygulama esnasında toksik gaz salınımı, reçinelerin camlaşma geçiş sıcaklığının üzerine çıkıldığında mekanik özelliklerin önemli ölçüde kötüleşmesi, uygulamadan önce yüzey hazırlığı gerektirmesi, ıslak yüzeylerde ve düşük sıcaklıklarda uygulama zorluğu, epoksi reçinelerin yüksek maliyeti gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Sayılan bu dezavantajların giderilmesi için açık ızgara geometrisinde dokunmuş karbon, bazalt, cam gibi tekstil donatılar ve çimento esaslı matris malzemelerin bir arada kullanıldığı kompozit malzemeler yapı elemanlarının güçlendirme çalışmalarında ve betonun dıştan sargılanmasında kullanılmaya başlanmıştır. Sunulan bu tez çalışması kapsamında, standart altı yapılarda sıkça rastlanan kolonların tipik özellikleri göz önüne alınarak düşük dayanımlı beton (basınç dayanımı yaklaşık 10 MPa) ve düz yüzeyli boyuna donatı kullanılarak üretilen tam ölçekli kolonların deprem davranışı ve bu kolonların çimento esaslı kompozitlerle potansiyel plastik mafsal bölgelerinde yapılan dıştan sargılama ile güçlendirilmesi incelenmiştir. Tekstil donatılı çimento esaslı kompozit sistemin çekme davranışını iyileştirmek için literatürdeki mevcut çalışmalardan farklı olarak kırpık cam lifler matris malzemede kullanılmış ayrıca yine bir başka yenilik olarak kırpık lifli matris malzemenin yüzeye uygulanmasında püskürtme yöntemi kullanılmıştır. Püskürtme yöntemi ile uygulama hızı önemli ölçüde artmakta ve işçilikte tasarruf sağlanmaktadır. Tez çalışmasının ilk bölümünde, kullanılacak kompozit sistemin çekme ve eğilme etkileri altındaki davranışını analiz etmek için malzeme karakterizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Bu amaçla ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit, ağırlıkça %5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit ve ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam life ilaveten içinde bir, iki ve üç kat açık ızgara geometrisinde dokunmuş bazalt tekstil donatı bulunan kompozit konfigürasyonları test edilmiştir. Kompozit içindeki kırpık cam lif miktarının ağırlıkça %3.5'tan %5'e çıkmasıyla çimento esaslı kompozit içindeki boşlukların artması sebebiyle kompozitin çekme ve eğilme davranışındaki iyileşme sınırlı düzeyde gerçekleşmiştir. Bu durum dikkate alınarak içinde bazalt tekstil donatı bulunan konfigürasyonlar için matris malzeme olarak ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren harç tercih edilmiştir. Yapılmış olan eksenel çekme deneylerinde; bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlarda bazalt tekstil donatı kat adedi arttıkça çekme dayanımı ve nihai çekme şekildeğiştirmesi değerleri gibi davranış özelliklerinin iyileştiği belirlenmiştir. Çekme deneylerine paralel gerçekleştirilen dört noktalı eğilme deneylerinde de, ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren harç içine yerleştirilen bazalt tekstil donatı bir kattan iki kata yükseldiğinde eğilme gerilmesi ve deformasyon kapasitesinin iyileştiği görülmüştür. Ancak çekme deneylerinde açıkça gözlenen iki ve üç kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar arasındaki iyileşme farkı eğilme deneylerinde ortaya çıkmamıştır. Tekstil donatının (iki veya üç kat) nispeten sınırlı bir kalınlık (25 mm) içine katmanlar arasında eşit mesafe olacak şekilde yerleştirilmesi ile eğilme deneyleri esnasında çekme bölgesinde yer alan ve çekmeye çalışan bazalt tekstil donatı katmanı adedinin anlamlı ölçüde değişmemesi ve bazalt tekstil donatının kompozitin basınç dayanımına etkisinin olmaması bu durumda etkili olmuştur. Tez kapsamında yürütülen araştırmanın bir sonraki aşamasında bazalt tekstil donatılı/donatısız kırpık cam lifli püskürtme harç ile düşük dayanımlı beton numunelerin dıştan sargılanarak güçlendirilmesi incelenmiştir. Bunun için tam ölçekli kesit geometrisinde (çapı 200 mm olan daire, kenar boyutu 200 mm olan kare ve 200 × 300 mm, 200 × 400 mm ve 200 × 600 mm kenar boyutlarında dikdörtgen) 500 mm boyunda toplam 31 adet numune üretilmiştir. Referans ve güçlendirilmiş numuneler monotonik basınç yüklemesi altında test edilmiştir. Tüm kesit tiplerinde ve güçlendirme konfigürasyonlarında (bazalt tekstil donatılı veya donatısız) güçlendirme sonrasında numunelerin basınç dayanımında artış sağlanmıştır. Basınç dayanımındaki artış miktarı daire kesitli numunelerde ve üç kat bazalt tekstil donatının kullanıldığı güçlendirme konfigürasyonunda maksimum olup dikdörtgen kesitli numunelerde kenarlar arasındaki oran büyüdükçe azalmaktadır. Benzer şekilde, nihai şekildeğiştirme değerlerinde de üç kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar için tüm kesit tiplerinde güçlendirme sonrasında artış tespit edilmiştir. Ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif ve bir kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar için kenar oranı iki ve üç olan dikdörtgen kesitli numunelerde nihai şekildeğiştirme değerinde belirli bir artış sağlanamamıştır. İçinde bazalt tekstil donatı bulunmayan, sadece ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit ile yapılan dıştan sargılama sonucunda ise kare ve kenar oranları 1.5, 2 ve 3 olan dikdörtgen kesitlerde nihai şekildeğiştirme referans numunelerden daha küçük kalmıştır. Bu bağlamda, güçlendirme sonrasında betonda nihai şekildeğiştirme değerindeki artışın kare ve kenar oranları 1.5, 2 ve 3 olan dikdörtgen kesitlerde bazalt tekstil donatı miktarı ile alakalı olduğu belirtilebilir. Güçlendirme sonrasında numunelerin eksenel rijitlikleri de bir miktar artmıştır. Bu durum benzer sargılama karakteristiğine sahip lifli polimer kompozitler (FRP) kullanılarak yapılan güçlendirmeye göre önemli bir fark olarak görünmektedir. Elde edilmiş olan deneysel sonuçlardan yararlanılarak, güçlendirilmiş numunelerin basınç dayanımı ve nihai şekildeğiştirme değerlerinin tahmin edilmesi için literatürde verilen bir model modifiye edilerek sargı modeli kurulmuş, bu modelin diğer araştırmacılar tarafından yapılan ve benzer yöntem kullanılarak güçlendirilen numunelerin dayanım ve nihai şekildeğiştirme değerlerinin tahminindeki performansı irdelenmiştir. Tez çalışmasının bir sonraki kısmında, düşük dayanımlı beton ve düz yüzeyli boyuna donatı kullanılarak üretilen standart altı referans ve güçlendirilmiş kolonlar (toplamda 16 tam ölçekli kolon) düşey yük ve depremi benzeştiren tersinir tekrarlı yatay yükleme altında test edilmiştir. Tüm kolonlar eğilme kritik olarak tasarlanmıştır. Test parametreleri etriye aralığı (60 mm, 90 mm, 120 mm, 180 mm), etriye kanca boyu (40 mm, 80 mm), etriye kanca açısı (90, 112.5 ve 135 derece) ve güçlendirme etkisidir. Deneyler esnasında uygulanan eksenel yük/kolon eksenel yük kapasitesi oranı yüksek mertebede olup kolon eksenel kapasitesinin (boyuna donatının katkısı dikkate alınmadan) %45'i veya %53'ü kadardır. Etriye aralığı 60 mm olan ve enine donatı detayının (etriye kanca boyu ve kanca açısı) davranışa etkisinin incelendiği güçlendirilmemiş standart altı kolonların yerdeğiştirme sünekliklerinin etriye kanca açısı ve/veya boyundan bağımsız olarak depreme dayanıklı yapı tasarımı açısından yeterli seviyede olduğu görülmüştür (yerdeğiştirme sünekliği etriye aralığı 60 mm olan kolonların hepsinde 5.5 değerine eşit veya daha büyüktür). Bu durum etriye kanca açısı ve/veya kanca boyundan bağımsız olarak, yeterli sıklıktaki etriyelerin eğilme kritik olarak tasarlanmış düşük dayanımlı düz yüzeyli boyuna donatılı bir kolonda benzer sargı etkisi oluşturabildiğini göstermektedir. Diğer yandan, aynı etriye detayına sahip standart altı kolonlarda etriye aralığı arttıkça (etriye oranı azaldıkça) yerdeğiştirme sünekliği önemli ölçüde azalmaktadır. Benzer şekilde standart altı güçlendirilmemiş kolonların birikimli (kümülatif) enerji tüketme yetenekleri de etriye aralığı arttıkça önemli düzeyde azalmaktadır. Tez çalışmasının standart altı kolonların sunulan kompozit sistemle güçlendirilmesinin incelendiği bölümünde, test parametreleri yukarıda verilen kolonların güçlendirilmiş eşdeğerleri düşey yük ve tersinir tekrarlı yatay yükleme altında test edilmiştir. Güçlendirme sonrasında kolonların göçme modu değişmiş, davranış kolon temel birleşiminde oluşan çatlağın açılıp kapanması ile karakterize edilen "rocking" şeklinde gerçekleşmiştir. Güçlendirilmiş ve referans kolonların deney sonuçları karşılaştırıldığında güçlendirme sonrasında kolonların yerdeğiştirme kapasitesinin, enerji tüketme yeteneğinin, yerdeğiştirme sünekliğinin önemli ölçüde arttığı tespit edilmiştir. Etriye aralığı seyrek olan kolonlarda güçlendirme sonrasında davranışta iyileşme nispeten sık etriyeli kolonlara nazaran daha fazla olarak gerçekleşmiştir. Ek olarak; güçlendirilmiş ve referans kolonların düşey yük ve tersinir tekrarlı yatay yükleme altındaki davranışlarını tahmin etmek için yayılı plastisite ve lif yaklaşımının kullanıldığı doğrusal olmayan modelleme stratejileri sunulmuştur. Son olarak; Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018), ASCE 41-17 (2017) ve Eurocode 8 (2004) yönetmeliklerinde verilen hasar sınırları deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Özellikle göçmenin önlenmesi performans düzeyi için ASCE 41-17'de verilen yaklaşımla yapılan hesaplamaların test edilen tipteki kolonlar için güvensiz tarafta kalabildiği, Eurocode 8 ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde verilen yaklaşımlar kullanılarak yapılan tahminlerin ise oldukça konzervatif olduğu tespit edilmiştir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde verilen mevcut yaklaşımın aksine (mevcut yaklaşımda 90 derece kancalı etriyelerin %30'u hesaplamalarda dikkate alınmaktadır) 90 derece kancalı etriyelerin tamamının dikkate alındığı durumda dahi göçmenin önlenmesi performans düzeyi için yapılan tahminlerin güvensiz olmadığı gösterilmiş, bu tip kolonların deprem performanslarının daha gerçekçi olarak değerlendirilmesi için öneriler yapılmıştır.