Doç. Dr. Özgür Anıl danışmanlığındaki tezler
10 tez · Gazi University
CFRP şeritlerle güçlendirilmiş kesme dayanımı yetersiz betonarme kirişlerin çarpma davranışının deneysel olarak incelenmesi
Betonarme yapı elemanlarının kesme ve eğilme etkilerine karşı dayanımlarının iyileştirilmesi amacıyla onarım ve güçlendirilmesinde birçok yöntem bulunmaktadır. Bu yöntemlerden biri yüksek çekme dayanımları ve düşük ağırlıklarıyla son yıllarda yapıların güçlendirilmesinde yaygın olarak kullanılan elyaf takviyeli plastikler (FRP) ile güçlendirmedir. Betonarme yapı elemanlarının kullanım süresi boyunca maruz kaldığı dış etkilerden birisi de çarpma etkisidir. Çarpma yüklemesi büyüklüğü, etki süresi, meydana getirdiği gerilme ve deformasyonların hesaplanması karışık ve az bilinen dinamik bir yükleme türüdür. Son yıllarda beton ve betonarme yapı elemanlarının çarpma davranışı ağırlık düşürme yönteminin kullanıldığı deneysel çalışmalar ve sonlu elemanlar metodu ile gerçekleştirilen sayısal simülasyonlarla araştırılmıştır. Çarpma yüklemesi altındaki yapı elemanlarının güçlendirilmesi konusundaki çalışmalar ise son derece sınırlıdır. Bu noktada çalışma kapsamında Karbon Takviyeli Elyaf Kumaşlar (CFRP) ile güçlendirilmiş kesme dayanımı yetersiz betonarme kirişlerin çarpma davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler ağırlık düşürme yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmada betonarme kirişlerin beton basınç dayanımı, CFRP şeritlerin sargı aralıkları ve çarpma hızı değişken olarak alınmıştır. Betonarme kirişlerde çarpma yüklemesi ile meydana gelen ivme değerleri ölçülerek hız ve deplasmanlar hesaplanmıştır. Betonarme kirişler ANSYS sonlu elemanlar programında modellenerek bilgisayarda çarpma simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar ve simülasyon sonuçları karşılaştırılmıştır. Deney sonuçları CFRP ile güçlendirme yönteminin kesme dayanımı yetersiz betonarme kirişlerin çarpışma davranışını iyileştirmede son derece etkili olduğunu göstermiştir.
Çift doğrultulu betonarme döşemelerde boşluk yerinin zımbalama davranışı üzerindeki etkisi
Bu çalışma kapsamında çift doğrultulu betonarme döşemelerde yer alan boşluk yeri değişiminin döşemenin zımbalama davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yürütülen deneysel çalışmada bir adet boşluksuz olmak üzere boşluk yeri değişim gösteren dört deney elemanı ile birlikte toplam beş deney elemanı test edilmiştir. 2000x2000x120 mm boyutlarında üretilen çift doğrultulu betonarme döşeme deney elemanları 200x200 mm boyutlarındaki kolondan uygulanan eksenel zımbalama yükü etkisinde test edilmiştir. Deney elemanlarında bulunan 300x300 mm boyutundaki boşluk, kolona bitişik ve 300 mm uzaklığında olmak üzere kolona paralel ve çaprazında yer alacak şekilde bırakılmıştır. Deney elemanlarının testleri sonucunda elde edilen taşıma güçleri, rijitlikleri ve enerji tüketim kapasiteleri incelenerek boşluk yerindeki değişimin çift doğrultulu döşemelerin zımbalama performansı üzerindeki etkileri yorumlanmıştır. Deney elemanlarının taşıma gücü kapasiteleri ACI 318, Eurocode 2 ve TS 500 yönetmelikleri ile hesaplanarak deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve yönetmelik eşitliklerinin deney elemanlarının taşıma gücünü ne ölçüde hesaplayabildiği belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar boşluk yeri değiştikçe zımbalama dayanımının nasıl etkilendiğini göstermiştir. Kolona bitişik boşlukların uzak olanlara göre ve kolona paralel olan boşlukların çapraz olanlara göre zımbalama dayanımını çok daha fazla azalttığı görülmüştür.
Çift doğrultulu betonarme döşemelerde boşluk büyüklüğünün zımbalama davranışı üzerindeki etkisi
Bu çalışmada çift doğrultulu betonarme döşemelerde yer alan boşluk büyüklüğünün döşemenin zımbalama davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yürütülen deneysel çalışmada bir adet boşluksuz olmak üzere boşluk büyüklüğü değişim gösteren dört deney elemanı ile birlikte toplam beş deney elemanı test edilmiştir. 2000x2000x120 mm boyutlarında üretilen çift doğrultulu betonarme döşeme deney elemanları 200x200 mm boyutlarındaki kolondan uygulanan eksenel zımbalama yükü etkisinde test edilmiştir. Deney elemanlarında 300x300 ve 500x500 mm boyutlarındaki 2 farklı büyüklükteki boşluk, kolona parallel bitişik ve çapraz bitişik yer alacak şekilde bırakılmıştır. Deney elemanlarının testleri sonucunda elde edilen taşıma güçleri, rijitlikleri ve enerji tüketim kapasiteleri incelenerek boşluk büyüklüğünün çift doğrultulu döşemelerin zımbalama performansı üzerindeki etkileri yorumlanmıştır. Deney elemanlarının taşıma gücü kapasiteleri ACI 318, Eurocode 2 ve TS 500 yönetmelikleri ile hesaplanarak deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmış ve yönetmelik eşitliklerinin deney elemanlarının taşıma gücünü ne ölçüde hesaplayabildiği belirlenmiştir. Deneysel sonuçlar boşluk büyüklüğü arttıkça zımbalama dayanımının düştüğünü göstermiştir.
Çelik ve kompozit boruların çarpma davranışı ve koruyucu yapıların etkileri
Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Mekaniği Laboratuarında yapılan bu çalışmanın amacı çelik ve kompozit borulara gelen darbe kuvvetlerine karşı, farklı şekillerdeki tabakalı koruyucu yapıların enerji sönümleme yeteneklerinin dinamik test düzeneği yardımı ile incelenmesidir.Çalışma kapsamında farklı şekillerde tasarlanmış tabakalı koruyucu bariyer tipi yapıların darbe kuvvetlerine karşı etkinliğinin ve enerji sönümleme yeteneğinin araştırılması yapılmıştır. Çalışmada özellikle geogrid ve geotekstillerin kullanımının ve granüler malzemenin rölatif sıkılığının tabakalı yapının performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu amaçla, yapı mekaniği laboratuarında hazırlanmış bulunan sabit ağırlık düşürme test düzeneği kullanılarak gerçekleştirilmiş deneylerden dinamik deformasyon ve ivme ölçümleri yapılmıştır. Sabit ağırlık düşümünden dolayı ortaya çıkan enerji, ölçülecek dinamik deformasyon ile ilişkilendirilerek, tabakalı yapının etkinliği belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler : Boru sistemleri, koruma yapıları, kaya düşmesi, darbe
Boşluklu tek doğrultulu betonarme döşemelerin CFRP şeritlerle güçlendirilmesi
Tez çalışması kapsamında boşluklu tek doğrultulu betonarme döşemelerin eğilme davranışı ve CFRP şeritler ile güçlendirilmesi incelenmiştir. Çalışma kapsamında incelenen değişkenler boşluk büyüklüğü ve yeridir. 3 farklı büyüklükte boşluğu 2 farklı yerde olacak şekilde tasarlanan döşemeler öncelikle güçlendirilmeden test edilmiş, daha sonra CFRP şeritler ile güçlendirilerek önerilen güçlendirme tekniğinin performansı hakkında yorumlar yapılmıştır. Deney elemanlarının dayanım, süneklik, rijitlik ve enerji tüketim kapasiteleri hesaplanarak yorumlanmıştır. Ayrıca CFRP şeritlerden alınan birim deformasyon ölçümleri ve göçme modları incelenerek kolay, hızlı ve az işçilikle uygulanabilecek bir güçlendirme tekniğinin geliştirilmesi planlanmıştır. Onüç deney elemanı test edilmiştir. Bunlar, bir adet referans elemanı, altı adet güçlendirilmemiş eleman ve altı adet güçlendirilmiş eleman olarak sayılabilir. Döşemelerde 500 mm, 400 mm ve 300 mm kare boşluklar mevcuttur. Bu boşluklar eğilme ve kesme bölgesi olmak üzere iki ayrı yerde bulunmaktadır. Tek doğrultulu üretilen döşemenin boyutları 3000x1000x150 mm'dir. Döşemelerde yalnızca alt yüzde donatı kullanılmıştır, basınç donatısı yoktur. Güçlendirilmiş elemanlarda CFRP şerit genişliği 100 mm dir. Boşlukların etrafını saracak şekilde kısa ve uzun yön olmak üzere iki yönde de güçlendirme yapılmıştır. ACI 440 raporu kullanılarak tek doğrultulu döşemelerin kapasite değerleri hesaplanmış ve deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.Anahtar kelimeler : Boşluklu döşeme, Güçlendirme, CFRP
Prefabrike betonarme kolonlardan düz yüzeyli yuvalı temellere aktarılan yüklemenin sonlu elemanlar yöntemi ile doğrusal olmayan analizi
90'lı yılların başından itibaren, ülkemizin sanayi sektöründe yaşanan büyümeye bağlı olarak ilave üretim alanlarına ihtiyaç duyulmuş, buna paralel olarak da fabrika binası inşaatlarında artış yaşanmıştır. Sanayi yapıları, taşıyıcı sistemleri bakımından incelendiğinde çelik ve prefabrike betonarme sistemlerin kullanıldığı görülmektedir. Prefabrike betonarme bina maliyetinin çelik binalara göre daha düşük olması, yatırımcıları prefabrike betonarme yapılara yöneltmektedir. Prefabrike yapı elemanları çoğunlukla depremde zarar görmeyecek kadar yüksek dayanımlı olmalarına karşın birleşim bölgelerindeki zayıflıklar, bu yapıların depremde beklenmedik hasarlar görmesine neden olmaktadır. Bu konu ile ilgili geçmişte yapılan çalışmalar incelendiğinde, yapı elemanlarının birbirleri ile olan bağlantılarıyla ilgili çok sayıda deneysel ve analitik çalışma bulunmasına karşın yuvalı kolon ? temel bağlantısının incelendiği çalışma yok denecek kadar azdır. Bu çalışma kapsamında, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak, çok sayıda bilgisayar modeli oluşturulması ve kolon ile soket duvarı arasındaki gerilme transfer mekanizmasının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda akademik alanda sıklıkla kullanılan ANSYS yazılımı kullanılmıştır. Öncelikle, Canha ve arkadaşları (2004) tarafından yürütülen, yuvalı temel kolon bağlantısının yatay ve düşey yükler altındaki davranışının incelendiği deneysel çalışmanın sonlu eleman modeli oluşturulmuş ve elde edilen sonuçlar, deney sonuçları ile karşılaştırılmış, oluşturulan sonlu eleman modelinin gerçeğe uygunluğu belirlenmiştir. Uygun analiz parametrelerinin tespitinden sonra, uygulamada sıklıkla kullanılan 400, 450, 500, 550 ve 600mm boyutlarındaki kare kesitli kolonlara ait yuva boyutları baz alınarak oluşturulan modellerin analizleri yapılmıştır. Modellere etkiyen yatay ve düşey yüklerin belirlenmesinde DBYYHY2007 ve TS498 hükümleri uygulanmıştır. Sonuç olarak; analizi yapılan 5 farklı boyuttaki modelin orta kesitindeki gerilme dağılımı incelenmiş, gerilmenin yuvanın alt ve üst ucunda, yaklaşık yuva derinliğinin yarısı yüksekliğinde bir bölgede ve üçgen biçiminde etkili olduğu görülmüştür. Elde edilen bu dağılım biçimi prefabrike betonarme yapılar yönetmeliğimizde (TS9967) önerilen gerilme aktarım mekanizması ile karşılaştırılmış, dağılımın TS9967'de verildiği gibi yuva derinliğinin üçte birinde ve düzgün yayılı biçimde olmadığı, yuva duvarının yaklaşık yarısında ve üçgen yayılı biçimde olduğu görülmüştür. Ayrıca çalışma sonucunda TS9967, DIN1045, Japon AIJ yönetmelikleri ile Canha vd. tarafından önerilen tasarım kuvvetleri, analizler neticesinde elde edilen gerilme değerleri ile karşılaştırılmış ve yuva tasarımında kullanılabilecek bir kuvvet formülü önerilmiştir. Gelecekte yapılacak olan çalışmalarda bu farklılığın olumlu ya da olumsuz yönlerinin tartışılması, varsa yönetmeliğimizin eksikliklerinin giderilmesi açısından faydalı olacaktır.
CFRP şeritler ile güçlendirilen gaz beton dolgu duvarların düzlem dışı davranışı
Çalışmanın amacı çoğu betonarme yapının çerçeve içlerini doldurmak için kullanılan gaz beton dolgu duvarların düzlem dışı yükleme etkisindeki CFRP şeritlerle güçlendirilerek davranışının araştırılmasıdır. Dolgu duvarların bulundukları çerçevelerin düzlemleri içinde deprem gibi yatay yüklere karşı enerji kapasitesi, rijitlik, süneklik gibi önemli yapısal faktörlerde artışlar sağladığı deneysel çalışmalarla ispatlanmış bir gerçek olmasına rağmen düzlemleri dışında bir o kadar zayıflıkları bünyelerinde barındırmaktadır. Bu sebeple dolgu duvarların düzlem dışı davranışlarının araştırılması gerekmektedir. Ayrıca düzlem dışı yükleme etkisinde CFRP ankrajların etkinliği ve genel davranışa olan etkisi de çalışma kapsamında incelenmiştir. Deneysel çalışma kapsamında bir adet referans, on adet de güçlendirilmiş deney elemanı test edilmiştir. İncelenen değişkenler CFRP şeritlerin gaz beton dolgu duvar yüzeyine yerleşim şekli ve ankrajların uygulanıp uygulanmamasıdır. CFRP şeritler geometrileri haricinde kalınlıkları 50 mm, 100 mm 150 mm olacak şekilde farklı uygulanmıştır. CFRP şeritlerin belirli bir birim deformasyon değerinden sonra yüzeyden soyulma eğilimi gösterecekleri düşünülerek ankraj uygulamasına gidilmiştir. Test sonuçları CFRP şeritlerin toplam duvar yüzey alanına oranı, şerit genişlikleri, geometrileri ve ankraj uygulaması göz önüne alınarak değerlendirilmiştir. Deneysel veriler incelendiğinde CFRP şeritler ile güçlendirme yönteminin gaz beton dolgu duvarların düzlem dışı davranışını olumlu olarak etkilediği görülmüştür. CFRP şeritlerin yapıştırma geometrisi ve ankraj uygulamasına bağlı olarak dayanım, süneklik ve enerji tüketimini artırdığı gözlenmiştir. Özellikle ankraj uygulaması, süneklik ve enerji tüketimi yönünden çok daha olumlu artışlar sağlamıştır.
CFRP şeritlerle güçlendirilen tuğla dolgu duvarların düzlem dışı davranışı
Çalışmanın amacı düzlem dışı yükleme etkisindeki boşluklu tuğla duvarların CFRP şeritlerle güçlendirilerek davranışının araştırılmasıdır. Ayrıca düzlem dışı yükleme etkisinde CFRP ankrajların etkinliği ve genel davranışa olan etkisi de incelenmiştir. Deneysel çalışma kapsamında bir adet referans, on adet de güçlendirilmiş deney elemanı test edilmiştir. İncelenen değişkenler CFRP şeritlerin tuğla dolgu duvar yüzeyine yerleşim şekli ve ankrajların uygulanıp uygulanmamasıdır. CFRP şeritler geometrileri haricinde kalınlıkları 50 mm, 100 mm 150 mm olacak şekilde farklı uygulanmıştır. CFRP şeritlerin belirli bir birim deformasyon değerinden sonra yüzeyden soyulma eğilimi gösterecekleri düşünülerek ankraj uygulamasına gidilmiştir. Test sonuçları CFRP şeritlerin toplam duvar yüzey alanına oranı, şerit genişlikleri, geometrileri ve ankraj uygulaması göz önüne alınarak değerlendirilmiştir. Deneysel veriler incelendiğinde CFRP şeritler ile güçlendirme yönteminin tuğla dolgu duvarların düzlem dışı davranışını olumlu olarak etkilediği görülmüştür. CFRP şeritlerin yapıştırma geometrisi ve ankraj uygulamasına bağlı olarak dayanım, süneklik ve enerji tüketimini artırdığı gözlenmiştir. Özellikle ankraj uygulaması, süneklik ve enerji tüketimi yönünden çok daha olumlu artışlar sağlamıştır.
CFRP ile güçlendirilmiş beton kirişlerin çarpma davranışının deneysel olarak incelenmesi
Beton inşaat sektöründe kullanılan en yaygın yapı malzemesi olmaya devam etmektedir. Önemli bir yapı malzemesi olan betonun ekonomik ömrü boyunca karşılaştığı dış etkilerden birisi de çarpma etkisidir. Çarpma yüklemesi büyüklüğü, etki zamanı ve oluşturduğu deformasyonların hesaplanması karışık olan ve az bilinen bir yükleme türüdür. Betonun çarpma dayanımının ve davranışının belirlenmesi için henüz bir yönetmelik veya standart test düzeneği mevcut olmayıp bu konudaki bilimsel araştırmalar devam etmektedir. Betonun çarpma davranışı ile ilgili araştırmalar sınırlı sayıda olmasına rağmen son yıllarda betonun çarpma davranışının incelenmesi için ağırlık düşürme yöntemi kullanılarak yapılmış olan çalışmaların sayısı artış göstermiştir. Ayrıca çarpma dayanımı ve davranışının iyileştirilmesi için yapılabilecek güçlendirmeler ile ilgili çalışmalar ise son derece sınırlıdır. Bu nedenle düzenlenen deneysel çalışma kapsamında, normal ve yüksek dayanımlı beton kiriş numuneleri inşaat sektöründe güçlendirme çalışmalarında yaygın olarak kullanılan Karbon Takviyeli Elyaf Kumaşlar (CFRP) ile güçlendirilmiştir. Çarpma etkisi altında göstermiş oldukları davranış farkları araştırılmıştır. Deney programında 5 adet normal ve 5 adet yüksek dayanımlı betondan üretilen toplam 10 adet dikdörtgen kesitli beton kiriş test edilmiştir. Deney elemanları özdeş olarak CFRP şeritler ile güçlendirilmiş ve farklı yüksekliklerden düşürülen sabit ağırlıklı çekicin yaratmış olduğu çarpma etkisi altında test edilmiştir. Deney elemanlarına 750, 700, 650, 600 ve 550 mm yükseklikten sabit ağırlığa ve geometriye sahip çekiç düşürülerek test yapılmıştır. Deneysel çalışmada CFRP şerit genişliği, uzunluğu sabit olup incelenen değişkenler beton basınç dayanımı ve düşme yüksekliği olarak belirlenmiştir. Deney elemanlarından alınan ivme ölçümleri kullanılarak deney elemanlarının hız, deplasman ve enerji kapasiteleri hesaplanmıştır. Deney elemanlarının dayanımlarındaki, çekiç düşme sayısındaki, ivme değerlerindeki ve göçme mekanizmalarındaki değişimler incelemiş ve normal ile yüksek dayanımlı deney serilerindeki sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca Abaqus sonlu eleman yazılımı kullanılarak deneysel çalışma kapsamında incelenen çarpma testinin bilgisayar ortamında simülasyonu yapılmıştır. Sonlu eleman analiz sonuçları deneysel sonuçlar karşılaştırılarak doğrulanmış bir sonlu eleman modeli oluşturulması için çalışmalar yapılmıştır.
CFRP ile kesmeye karşı güçlendirilmiş betonarme kirişlerin sonlu elemanlar yöntemiyle doğrusal olmayan analizi
Karbon polimer elyaflar (CFRP) kullanılarak betonarme elemanların güçlendirilmesi ve onarımı, günümüzde birçok deneysel araştırmanın odağı olmuş ve yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. CFRP malzemesi özellikle kirişlerin güçlendirilmesinde yoğun olarak kullanılmıştır. Kirişlerin risk oluşturan ve tasarım aşamasında özellikle kaçınılan göçme modlarında biri olan kesme kırılmasına karşı yaygın bir kullanım alanı bulan CFRP ile güçlendirme uygulamaları üzerine oldukça fazla sayıda deneysel çalışma yürütülmüştür. Ancak deneysel çalışmaların fazla mali kaynak ve özellikle laboratuar alt yapısı gerektirdiği bir gerçektir. Her türlü parametrenin incelendiği kapsamlı deneysel çalışmaların yürütülmesi için hem çok fazla zaman hem de çok fazla mali kaynak gerektiği unutulmamalıdır. Bu nedenle deneysel sonuçlar kullanılarak doğrulanmış bir sonlu eleman modellemesi ile deneylerin bilgisayar ortamında simülasyonunun yapılmasıyla deneyi yapılmamış parametrelerin incelenebileceği ve genelleştirilmiş sonuçlara ulaşılabilmesi için gerekli olan verinin artırılabileceği düşünülmüştür. Bu amaçla daha önceden yürütülmüş deneysel bir çalışmanın sonuçları kullanılarak CFRP ile güçlendirilmiş kesme dayanımı yetersiz ?T? kesitli betonarme kirişlerin ANSYS sonlu eleman programı kullanılarak modellenmesi yapılmıştır. Öncelikle deneyleri yapılmış olan betonarme kirişlerin sonlu eleman modelleri yapılarak deneysel sonuçlara uygun sonuçlar elde edilip edilmediği incelenmiş ve sonlu eleman modelinin doğrulanması yapılmıştır. Daha sonra optimum CFRP şerit aralığının belirlenmesine yönelik deneyi yapılmamış analizler yapılarak seçilen parametreye yönelik sonuçların arttırılması amaçlanmıştır. ACI 440 Comittee Report'da CFRP şerit aralığı için önerilen denklemin sonlu eleman sonuçları ile uyumu araştırılmış ve tasarımcılara fikir verebilecek bir sonuca ulaşılmıştır.