Kemerli sistemlerin döşeme ve kiriş olarak modellenmesi ve deneysel analizi

Abstract

Beton, basınç kuvvetine çelik ise çekme kuvvetine yönelik çalışır. Açıklık ve yük arttığında, oluşan kuvvetleri karşılamak; döşeme, kiriş ve akabinde kolonlar ile temele, zemine aktarmak zorlaşacaktır. Çözüm olarak kolon ve kiriş eklemeleri ya da kesit değişikliği gerekecektir. Kemer, herhangi bir açıklığı geçmek için kullanılan yapısal elemanlardan biridir. Eğrisel bir forma sahip olan kemer, üstündeki tüm ağırlığı ayaklarına ileterek yükün sağlam ve güvenli bir şekilde zemine aktarılmasını sağlar. Çalışmada sırasıyla donatısız beton, iki katmanlı hasır döşeme ve eşit donatılı kiriş olarak çalışma prensibine uygun donatı dizaynı sağlanmış, tek eğrilikli geometriye sahip dört kemer eleman deneysel olarak çözümlenmiştir. Eleman kesitleri, donatı değişiklikleri gibi parametreler değerlendirilerek oluşturulan sistemlerdeki basınç kuvveti karşısında kemer formundaki elemanın tepkileri, dayanım ve deplasman farkları gözlenmiştir. Geniş açıklık, daha az kolon ve donatı, daha fazla kullanım alanı ve ekonomik yapı hususlarına katkıda bulunması amacıyla seçilebilen en uygun kemer formu ve çözüm araştırılarak kemer elemanın modellenmesine ait sonuçlar çıkarılmıştır. Ölçüleri, donatı miktarı ve dizaynı farklı, 8 mm çaplı donatılar ile imal edilen bu 4 farklı kemer elemanın deneysel sonuçları, sonlu elemanlar metodu ile gerçekleştirilen modelleme ve yazılımsal analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Kemer içerisindeki donatı alanının ve yerleşiminin, kemer elemanın basınç yükü karşısında gösterdiği süneklik özelliğine etkisi incelenmiştir. Alt ve üst doğrultuda eşit donatı ile oluşturulmuş kemer kiriş elemanı, yine alt ve üst doğrultuda eşit donatılandırılmış kemer döşeme elemanına göre 1,55 kat deplasman yapmış, 3,39 kat daha sünek davranış göstermiştir.

Concrete, compensates for pressure forces while steel bars offer resistance to tensile stresses. When the span and load increases, it gets more difficult to transfer all of the loads to the foundation with beams and columns. It is necessary to add more columns and beams or make changes on the sections as the solution. Arch is a structural member that is used to span and openings. It has a curved form and it safely transfers the load above to the ground by using its feet. In this work four single curvature arch members, which reinforced in accordance with the projects principle as unreinforced concrete, two-layer mesh slab and equally reinforcement beam with this order, had experimental analysed. The response, strenght and displacement of the arch member has been observed under the pressure force by evaluating parameters such as member sections and reinforcement changes. As result, the best arch form had been chosen, analysed and modeled with considering matters such as larger span, using less column, using less reinforcement, larger area of usage, less cost.The experimental results of these 4 different arch elements created with 8 mm diameter reinforcement with different dimensions, reinforcement amount and design, is compared with results of modeling and software analysis performed by finite element method. The effect of the reinforcement area and its placement in the arch on the ductility property of the arch element against the pressure load has been investigated. The arch beam element, which is formed with equal reinforcement in the lower and upper directions, has a displacement of 1.55 times compared to the arch slab element that is equally reinforced in the lower and upper direction and is 3.39 times more ductile.