Boşluklu betonarme kirişlerin davranışı, boşluk civarında gerilme dağılımının incelenmesi

Abstract

Sıhhi tesisat, pis su tesisatı, elektrik ve telefon kabloları, kalorifer boruları ve havalandırma kanalları gibi tesisatın tavandan geçirilişi sırasında kiriş gövdelerinde boşluk bırakılması zorunluluğu, yapı mühendislerinin sık karşılaştığı sorunlardandır. Eğer bu tür tesisatın, yapının bütünlüğünü bozmadan, kiriş gövdelerinde boşluklar bırakılarak geçirilmesi sağlanabilirse, tavan yüksekliğinden azami şekilde faydalanılır. Bununla birlikte boşluk bırakılması, çatlakların ve deplasmanların artmasına, kullanılabilirlik sorunlarına ve kiriş mukavemetinin azalmasına neden olabilir. Bu çalışmada, kirişlerin gövdelerinde bırakılacak kare ve dikdörtgen boşlukların, kirişin yük taşıma kapasitesine etkisi araştırılmıştır. Büyük dikdörtgen boşluklarda esas değişkenler olarak, boşluğun uzunluğu, yüksekliği ve yeri alınmıştır. Küçük kare boşluklarda ise boşluğun boyutları, yeri ve eksantrikliği esas değişkenler olarak alınmıştır. Her iki durumda da basit ve ankastre mesnet hali ile tablalı ve dikdörtgen kesit şekilleri ayrı ayrı incelenmiştir. ıDüzlem gerilme hali için iki boyutlu Sonlu Elemanlar Metodu kullanılarak sayısal çözümler yapılmıştır. Çözümlerde, beton, donatı ve aderans ayrı ayrı modellenmiştir. Artan yükler altında malzemenin lineer olmayan davranışı alınmıştır. Ayrıca, büyük dikdörtgen boşluklu betonarme kirişler için bir analitik çözüm yöntemi verilmiştir.Anahtar sözcükler: betonarme kirişler / gövde boşlukları / çatlama / deplasman/ lineer olmayan analiz / kullanılabilirlik / Sonlu Elemanlar Metodu / Rijitlik Matrisi Metodu 111

The structural engineer is frequently confronted with the problem of providing passages for utility ducts and pipes to accommodate such essential services as plumbing, heating, air-conditioning, telephones, and electricity. If openings through beams can be made for ducts or pipes without sacrificing structural integrity, the dead space in false ceilings is eliminated. However, provision of openings may cause serviceability problems of excessive cracking and deflection, and may affect the strength of a beam. In this study, the effects of square and rectangular web openings on the load carrying capacity of beams investigated. For the large rectangular openings, the major variables were the length, depth and location of openings. For the small square openings, the major variables taken into account were the dimensions, eccentricity and location of openings. Considering the simple and fixed-end support condition of T and rectangular section beams with both type web openings were investigated.Numerical solutions were obtained by the Finite Element Method using two dimensional plane stress finite elements. In the numerical analysis, concrete, reinforcement and bond were modelled by the different finite elements. Under the increasing loads, the nonlinear behavior of the materials were taken into consideration. In addition an analytical design method for reinforced concrete beams with large rectangular openings was introduced.Keywords: reinforced concrete beams / web openings / cracking / deflection / non linear analysis / serviceability / Finite Element Method / Stiffness Matrix Method