Çelik-betonarme Kompozit Köprü Kirişlerinde Yorulma Davranışının Deneysel Olarak İncelenmesi

Abstract

Tez kapsamında önce metal malzemelerin yorulmasına dair kırılma mekaniği bilgileri, sonrasında ise çelik ve çelik-betonarme kompozit köprü kirişleri hakkında günümüze kadar yapılan çalışmalar hakkında bilgi verilmiştir. Bir sonraki aşamada beş adet küçük ölçekli çelik-betonarme kompozit kiriş üzerinde yapılan deneysel çalışma özetlenmiştir. Bu kirişlerden biri monotonik olarak yüklenerek kiriş kapasitesi bulunmuş, diğer dört numune ise farklı yük seviyelerinde sabit genlikli yorulma testine tabi tutularak numunelerin yorulma davranışı incelenmiştir. Deneysel çalışma sonucunda elde edilen bilgiler teorik bilgilerle karşılaştırılmış, sonuçlar grafikler ve tablolar yardımıyla verilmiştir. Buna göre; statik yükleme deney sonuçlarının teorik sonuçlara oldukça yakın olduğu görülmüştür. Yorulma deneyleri sonuçlarında ise kompozit kirişin alt başlığının akma limitinin %40’ı kadar gerilme oluşturan hareketli yük altında herhangi bir yorulma hasarı belirtisi görülmemiş ve numunenin sonsuz yorulma ömrüne sahip olduğu kabul edilerek statik yükleme altında kırılmıştır. Kiriş alt başlığında akma limitinin %60 ve %70’i düzeyinde çekme gerilmesi oluşturan yük seviyelerinde numune yorulma göçmesine uğramıştır. Bu yük seviyeleri için elde edilen sonuçların AASHTO LRFD 2007 yönetmeliğinde verilen kriterlerle uyumlu olduğu fakat gerçekte kirişin yorulma ömrünün beklendiği gibi daha yüksek olduğu görülmüştür.

In this study, a literature review about the fracture mechanics of metal material fatigue has been done and up-to-date studies about the steel-reinforced concrete composite beams are abridged. Afterwards, an experimental study on five small scale steel-reinforced concrete composite beams is summarized. One of these small scale composite beams has been tested under monotonic load and its beam capacity has been found. The other four have been tested under constant amplitude fatigue tests in order to examine the fatigue behavior. Experimental data are compared with the theoretical calculations and comparison results have been given via tables and data plots. After all, it is observed that experimental results of static load tests are considerably close to theoretical expectations. In fatigue tests, under live load which produces stress values of 40% and 45% of the yielding limit of the bottom flange of composite beams, no fatigue damage has been observed and it is assumed that beams have infinite fatigue life, and then it is statistically loaded until failure occurs. However, for the stress values of 60% and 70% of the yielding limit of the bottom flange of composite beams, fatigue failure has been observed on samples. Results for these load levels are reasonable related to the AASHTO LRFD 2007 regulations, yet it is observed that in reality, fatigue life of the beam is higher as expected.