Theses supervised by Dr. Öğr. Üyesi Dilek Okuyucu
11 theses · Erzurum Technical University
Soğukta dökülen betonarme elemanlarda çekme etkisi altındaki bağ kuvveti–kayma ilişkisinin deneysel olarak incelenmesi
Betonarme imalat Türkiye' de en çok tercih edilen yapısal imalat türüdür. Teknik olarak başarılı bir imalatın yapılması uygun atmosferik koşullara bağlıdır. Bu nedenle, karasal iklimin hüküm sürdüğü bölgelerde uzun ve soğuk kış koşullarının yaşanması nedeniyle betonarme imalat sezonu olukça kısa sürmektedir. Kısa imalat sezonu sektör ve sosyal çevre için pek çok sorunu beraberinde getirmektedir. Kışın betonarme imalatın en önemli belirsizliği, betonarmenin temel unsuru olan beton ve çelik arasındaki tutunmanın tam olarak sağlanıp sağlanamadığıdır. Bu konuda literatürdeki bilgi eksikliği dikkate alınarak, bu tez çalışması kapsamında soğukta dökülmüş betonarme elemanların çekme etkisi altındaki aderans davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Çalışma, ilerleyen dönemlerde yapılması planlanan soğukta dökülmüş betonarme yapısal taşıyıcı elemanların mekanik davranışlarının deneysel olarak incelenmesi çalışmasının birinci basamağı olarak gerçekleştirilmiştir. Araştırma sürecinde öncelikle aderans davranışının inceleneceği numune tasarımı yapılmış, kurgulanan deney düzeneği pilot testler yapılarak doğrulanmıştır. Gerçek kış koşullarında, antifriz katkı ve sıcak bakım etkilerinin incelenmesine olanak sağlayan numuneler imal edilmiş ve deneye tabi tutulmuştur. Deplasman kontrollü olarak yapılan deneyde aderans numunesinin ortasından geçen çelik çubuğa çekme uygulanarak beton-çelik arasında tutunma davranışı incelenmiştir. Çalışma neticesinde, bakım çadırı içerisinde imalatı yapılmak kaydıyla kışın dökülen antifriz katkılı betondan imal edilen numunelere sıcak bakım uygulanmadan; antifriz katkısız betondan imal edilen numunelere ise sıcak bakım uygulanmak suretiyle yaz koşullarında imalatı yapılan numunelere çok yakın aderans davranışı tesis edilebileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Kauçuk izolatörlü bir yapının soğuk hava koşulları etkisi altındaki modal davranışının operasyonel modal analiz yöntemi ile incelenmesi
Bu tez çalışması kapsamında kauçuk izolatörlü bir binanın soğuk hava koşulları etkisi altındaki modal davranışı operasyonel modal analiz yöntemi ile incelenmiştir. Kauçuk, soğuk hava koşullarında rijitliği artan bir malzemedir. Sismik yalıtımın temel yaklaşımı ise, yapı temel seviyesinde kullanılan izolatörlerle yapı periyodunu artırarak yapının sismik hareket süresince maruz kalabileceği ivme değerlerini düşürmektir. Kauçuk izolatör çalışma ortamı sıcaklığının düşmesi ile birlikte yapı periyodunun da düşmesi beklenen bir yapısal davranıştır. Bu bakımdan ağır kış koşullarının hüküm sürdüğü bölgelerde kauçuk izolatörlerle deprem yalıtımı yapılmış yapıların kış koşulları etkisi altındaki global davranışının incelenmesi sismik yalıtımlı yapı teknolojisi için önem arz etmektedir. Bu kapsamda, soğuk hava koşullarının yıl içerisinde uzun süre hüküm sürdüğü Erzurum ilinde toplam 386 adet kauçuk izolatör üzerinde inşa edilmiş Erzurum Bölge Eğitim ve Araştırma Hastanesi yapısı incelenmiştir. Yapısal model üzerinde teorik modal analizler yapıldıktan sonra bina üzerinde operasyonel modal analiz çalışması gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma ile yapının dinamik davranış parametrelerinin yerinde belirlenmesi mümkündür. Operasyonel modal analiz çalışması kapsamında öncelikle sensör yerleşim düzeni çalışmış, sonrasında farklı atmosferik sıcaklıklarda bina dinamik davranış parametreleri belirlenmiştir. İlaveten, izolatör katında ortam ve kauçuk izölatör sıcaklık ölçümleri alınmıştır. Bulgular, atmosferik sıcaklıkta 10 oC düşüş olması durumunda izolatör rijitliğinde yaklaşık %32.8 artış ile birlikte yapı birinci periyodunda %13 azalma olabileceğini göstermiştir.
Çok katlı betonarme yapıların yapım kalitesi kontrolünün operasyonel modal analiz yöntemi ile değerlendirilmesi
Anadolu coğrafyası sismik olarak dünyanın en aktif bölgelerinden birisidir. Birbirine çok yakın zaman aralıklarında coğrafyanın birçok farklı noktasında sürekli olarak depremler meydana gelmektedir. Bu durum mevcut yapı stokunun kalitesini ilgilendirdiği kadar yeni yapılan binaların yapım kalitesinin de irdelenmesi gerekliliğini ortaya çıkarmıştır. Bu tez çalışması kapsamında; söz konusu yapım kalitesi kontrolünün betonarme yapılar için sadece malzeme dayanımları üzerinden değil, dinamik davranış parametreleri üzerinden yapılabilirliği araştırılmıştır. Teze konu olan araştırmada; tip proje üzerinden lojman binası olarak inşa edilen iki adet betonarme yapı üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Taşıyıcı sistem imalatı yeni tamamlanmış çok katlı betonarme iki yapı için tahribatsız malzeme dayanım deneyleri yapılmış, sonlu eleman modelleri geliştirilmiş ve operasyonel modal analiz yöntemi ile yapılara ait dinamik karakteristikler deneysel olarak yerinde elde edilmiştir. Elde edilen dinamik davranış parametreleri iki yapı için kıyaslanarak sahadaki imalat kalitesi bakımından çıkarımlar yapılmıştır. Geliştirilen sonlu eleman modeli operasyonel modal analiz sonuçları dikkate alınarak kalibre edilmiş ve bu model üzerinden hesaplanan periyot değeri ile statik proje raporunda sunulan veri kıyaslanmıştır. Çalışma sonucunda, sahada imal edilen yapı hâkim periyodunun statik projede hesaplanan değerden %40 daha küçük olduğu ve operasyonel modal analiz uygulamasının betonarme çerçeve türü yapılarda bir yapım kalitesi kontrolü yöntemi olarak değerlendirilebileceği sonuçlarına ulaşılmıştır.
Geri dönüşüm agregası kullanılarak üretilmiş betonarme elemanlarda çekme etkisi altındaki bağ kuvveti-kayma ilişkisinin deneysel olarak incelenmesi
Günümüzde pek çok betonarme yapı kentsel dönüşüm ve yenileme çalışmaları nedeniyle yıkılmaktadır. Deprem etkisi altında yıkılan betonarme yapılar da inşaat yıkıntısı oluşturabilecek bir başka kaynak durumundadır. Bu betonarme yapılardan arda kalan yıkıntı atıklarının geri kazandırılması ve çevresel atık oluşturmaması sürdürülebilir bir inşaat faaliyeti son derece önemlidir. Literatürde yıkıntı atığından elde edilmiş beton agregası kullanılarak yapılan beton ve betonarme imalat konusunda çalışmalar bulunmaktadır. Ancak, bu atık agregaların taşıyıcı yapı elemanlarında kullanılması durumunda beton-donatı arasındaki tutunmaya ilişkin bir çalışmaya erişilememiş ve konu bu tez çalışması dâhilinde incelemeye alınmıştır. Tez kapsamında kentsel dönüşüm nedeni ile yıkılan betonarme bir yapıdan alınan atık beton parçaları temin edilmiş ve 25 sınıfı beton eldesi için karışımlar hazırlanmıştır. Normal iri kırma taş agregası ile imal edilen referans numunelere ek olarak %0, %30, %50, %100 oranında geri dönüşüm agregası kullanılarak elde edilen 30 adet aderans numunesi çekme deneyine tabi tutulmuştur. Çalışma neticesinde %100 normal agrega ve %30 geri dönüşüm agregası ile üretilen beton ve aderans numunelerinde benzer mekanik davranış gözlenmiştir.
Tek açıklı tarihi kemer bir köprünün dinamik davranış parametrelerinin deneysel olarak incelenmesi
Sayısız medeniyete ev sahipliği yapmış olan Anadolu coğrafyası; üzerinde çok sayıda tarihi eser barındıran bir açık hava müzesi olarak kabul edilmektedir. Yapıldığı bölgeye ve karşıladığı ihtiyaca bağlı olarak büyük çeşitlilik arz eden mimari-kültür mirasımız içerisinde tarihi köprüler özel bir yer tutmaktadır. Tarihi köprülerin mevcut durumlarının incelenmesi ve geleceğe güvenle devredilmeleri konusunda çalışmalar yapılması önem arz etmektedir. Ülkemizde koruma altında olan tarihi köprüler üzerinde tahribatlı yöntemlerle inceleme yapılması yasal olarak mümkün değildir. Yapısal sistemin bütün olarak incelenebileceği ve dinamik davranış karakteristiklerinin deneysel olarak elde edilebileceği en uygun yöntem operasyonel modal analiz yöntemidir. Bu tez kapsamında, Erzurum il sınırları içerisinde yer alan tarihi Pehlivanlı (Kireçli) Köprüsü dinamik davranış parametrelerinin restorasyon öncesi, restorasyon esnası ve restorasyon sonrası dönemlerde operasyonel modal analiz yöntemi ile deneysel olarak elde edilmesi ve incelenmesine dair çalışmalar yapılmıştır. Pehlivanlı (Kireçli) Köprüsü mod şekillerinin restorasyondan yaklaşık iki yıl sonra tempan duvar hasarına bağlı olarak değiştiği operasyonel modal analiz uygulaması ile tespit edilmiştir. Hasarın onarımı sonrasında modal davranış parametrelerinin restorasyondan hemen sonraki hasarsız durumla özdeş hale getirmediği belirlenmiştir. Çalışma neticesinde periyodik olarak gerçekleştirilecek operasyonel modal analiz uygulaması ile deneysel olarak elde edilecek dinamik davranış parametreleri üzerinden tarihi köprülerin yapı sağlığı takibinin yapılabileceği sonucuna varılmıştır.
Tarihi Emir Saltuk kümbeti dinamik kimliklendirme çalışması
Medeniyetler beşiği Anadolu coğrafyası dünyanın en aktif sismik bölgelerinden birisi olarak kabul edilen toprakları üzerinde sayısız tarihi yapıya ev sahipliği yapmaktadır. Anadolu' da kurulan ilk Türk-İslam devleti olarak kabul edilen Saltuklu Beyliği'ne başkentlik yapmış olan Erzurum şehri barındırdığı tarih yapı çeşitliliği bakımından öne çıkan kadim bir yerleşim yeridir. Şehrin bu özelliğine dikkat çekmek amacıyla 2020 yılı Erzurum ili Yakutiye İlçe Belediyesi tarafından Saltuklu Yılı olarak ilan edilmiş ve bu kapsamda muhtelif etkinlikler planlanmıştır. Bu tez çalışması 2020 Saltuklu Yılı etkinlikleri çerçevesinde Erzurum ili şehir merkezinde bulunan Üç Kümbetler alanındaki Emir Saltuk Kümbeti' nin yapısal inceleme ve dinamik kimliklendirme çalışmasını konu edinmiştir. Öncelikle kümbet yapısı malzeme karakterizasyonu üzerinde çalışılmış ve kümbet inşasında kullanılmış olan yöresel kamber taşının fiziksel ve mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Sonlu eleman modeli üzerinde teorik modal analiz çalışması yapıldıktan sonra yapı üzerinde gerçekleştirilen Operasyonel Modal Analiz uygulaması ile kümbetin dinamik davranış parametreleri elde edilmiştir. Teorik ve deneysel çalışma sonucunda ilk iki mod şeklinin birbiriyle örtüştüğü ve yanal öteleme hareketi olduğu belirlenmiştir. Eurocode 6 (1996) mevzuatı üzerinden hesaplanan yığma yapı mekanik özellikleri ile teorik olarak hesaplanan birinci ve ikinci mod şekline ait frekans değerleri ile deneysel sonuçlar arasında sırasıyla yaklaşık olarak %7 ve %10 fark oluştuğu görülmüştür.
Pomza ve obsidyen agregaları kullanılarak betonarme lento üretimi
Bu çalışmada Erzurum ili Pasinler ilçesi Demirdöven mevkiindeki ocaklardan çıkarılan pomza ile bölgede hafif yapı elemanları imalatı yapan Kaleblok Bims A.Ş. firmasının fabrika sahasında atık olarak biriken obsidyen agregaları kullanılarak hafif betonarme lentolar üretilmiştir. Bağlayıcı olarak CEM II-42,5 R tipi çimento kullanılarak %100 pomza ve %10 obsidyen + %90 pomza içeren hafif agregalı beton imal edilmiştir. Belirtilen beton karışımları kullanılarak ortalama birim hacim ağırlığı 1500 kgf/m3 olan hafif betonarme lentolar üretilmiştir. 1.3 m, 1.8 m ve 2.4 m açıklıklı lentolar ilgili standarda uygun olarak mekanik testlere tabi tutulmuş düzgün yayılı yük taşıma kapasiteleri deneysel ve teorik olarak elde edilmiştir. Deneysel çalışma neticesinde, lentoların 900 – 3600 kgf/m aralığında değişen düzgün yayılı yük taşıma kapasitesine sahip oldukları ve bu değerin piyasa talebinin üstünde olduğu sonucuna varılmıştır. İnce agrega olarak düşük miktarlarda obsidyen kullanımının kullanılan çimento miktarını azaltmakla birlikte, lentoların yük taşıma kapasitesi ve geç dönem birim hacim ağırlık değerlerinde %100 pomza ile imal edilmiş lentolardan farklı sonuçlar sunmadığı görülmüştür.
Atık pomza tozu kullanılarak yeni bir harç karışımı üretiminin duvar blokları üzerinde deneysel olarak araştırılması
Bu çalışmada Erzurum ili Pasinler ilçesi Demirdöven mevkiindeki ocaklardan çıkarılan pomza ile hafif yapı elemanları imalatı yapan Kaleblok Bims A.Ş. firmasının fabrika sahasında atık olarak biriken pomza tozu agregaları kullanılarak harçlar üretilmiştir. Bağlayıcı olarak CEM IV/B 32,5 R tipi çimento kullanılarak 1:3(çimento/kum), 1:3(çimento/pomza), 1:4(çimento/pomza), 1:5(çimento/pomza), 1:7(çimento/pomza) sabit hacim oranlı harç karışımları imal edilmiştir. Belirtilen harç karışımları kullanılarak 2'li (sıvalı, sıvasız), 3'lü (sıvalı sıvasız) ve şaşırtmalı bimsblok duvar numuneleri hazırlanmıştır. Bimsblok duvar numuneleri mekanik testlere tabi tutulmuş basınç dayanımları, kesme dayanımları ve elastisite modülleri deneysel olarak elde edilmiştir. Deneysel çalışma neticesinde referans olarak kullanılan 1:3(çimento/kum) harcı ile hazırlanan blok duvar numuneleri ile 1:3(çimento/pomza) ve 1:4(çimento/pomza) oranlı harç ile hazırlanan blok duvar numunelerinin dayanım ve davranışlarının benzer olduğu belirlenmiştir. Pomza tozu ile hazırlanan harç gruplarında pomza tozu miktarı arttıkça birim ağırlığın ve dayanımın azaldığı sonucuna varılmıştır. Çalışma neticesinde fabrika sahasında atık olarak biriken pomza tozu ile bimsblok duvar imalatında kullanılabilecek çimento bağlayıcılı harçlar üretilebileceği değerlendirilmiştir.
Betonarme kirişlerde beton kür koşullarının eğilme davranışı üzerindeki etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
219M403 kod nolu "Soğuk Havalarda (Kışın) Dökülmüş Betonarme Kirişlerin Eğilme Etkisi Altındaki Davranışlarının Deneysel Olarak İncelenmesi" başlıklı TÜBİTAK1001 projesi kapsamında fonlanan bu tez çalışmasında, sabit sıcaklıklı laboratuvar ortamında ve yaz koşullarında (atmosfere açık alanda) aynı beton karışımından imal edilen toplam 6 adet 4.5 m açıklığında tam ölçekli betonarme kirişin eğilme etkisi altındaki davranışları deneysel olarak karşılaştırmalı bir şekilde incelenmiştir. Çalışmanın amacı beton dökümü sonrası sabit sıcaklık altında bekletilen betonarme kirişlerin atmosferik hava koşullarında bekletilen kirişler ile eğilme davranışı bakımından karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesidir. Deneysel inceleme sonucunda laboratuvarda bekletilen betonarme kirişlerin çatlama momentlerinin atmosferik koşullarda bekletilen muadil numunelerden ~%10-40 mertebesinde daha yüksek olduğu akma momentlerinin ise anlamlı bir fark olmadığı belirlenmiştir. Başlangıç rijitliği, enerji sönümleme kapasitesi, kesit ve eleman süneklik değerleri ve çatlak dağılımları bakımından laboratuvar ortamında bekletilen betonarme kiriş numunelerinin atmosferik koşullarda bekletilen numunelere kıyasla daha üstün performans gösterdikleri görülmüştür.
Boyuna donatı yerleşim düzeninin betonarme kiriş eğilme davranışı üzerine etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
219M403 kod numaralı "Soğuk Havalarda (Kışın) Dökülmüş Betonarme Kirişlerin Eğilme Etkisi Altındaki Davranışlarının Deneysel Olarak İncelenmesi" başlıklı TÜBİTAK1001 projesi kapsamında fonlanan bu tez çalışmasında, Boyuna donatı yerleşim düzeninin betonarme kirişlerde eğilme davranışı üzerindeki etkileri hem deneysel hem de numerik olarak incelenmiştir. Deney numunelerinin tasarımında, SAP2000 ve RESPONSE2000 yazılımları ile birlikte yönetmelik formülleri kullanılarak 3 farklı tasarım kıyaslanmıştır. Toplamda 3 farklı gruptan oluşan 8 kiriş numunesi, tam ölçekli 4 noktalı eğilme deneylerine tabi tutulmuştur. Deney numunelerinin yük-deformasyon grafikleri, enerji sönümleme kapasiteleri, süneklik değerleri, başlangıç rijitliği, eğilme rijitliği ve sekant rijitliği gibi değerleri hesaplanmıştır. Çalışmada donatı düzeninin etkisi irdelenirken demet donatı kavramı üzerinde yoğunlaşılmış olup, aynı çekme donatısı oranına sahip demet donatılı kesit ile tekil donatılı kesit arasında anlamlı bir farklılık gözlemlenmemiştir.
Erzurum il merkezinde bulunan tarihi camii minarelerinin modal davranış parametrelerinin deneysel olarak elde edilmesi
Geçmişten bugüne kadar birçok medeniyete ev sahibi olan Erzurum tarihi eser bakımından oldukça zengindir. Tarihi camiler bu zenginliğin başında gelmektedir. Erzurum deprem riski bakımından sık sık depremlerin yaşandığı ve tehlikeli bir konum üzerinde bulunmaktadır. Gelecek dönemde yaşanması kuvvetle muhtemele depremler öncesi önlemler alınması, kültür mirasımızın korunması ve geleceğe devredilmesi bakımından büyük önem arz etmektedir. Tahribatsız bir deney yöntemi olan operasyonel modal analiz, yapının doğal titreşimleri üzerinden modal parametrelerin belirlenmesine imkân tanımaktadır. Bu yönüyle tarihi yapılar için güvenilir bir değerlendirme aracı sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, Erzurum il merkezinde yer alan tarihi cami minarelerinin dinamik davranışlarının belirlenmesi amacıyla operasyonel modal analiz yöntemi uygulanmıştır. Çalışma kapsamında Erzurum'da bulunan 9 tarihi cami minaresinin sonlu elemanlar modelleri SAP2000 yazılımında oluşturulmuş ve teorik modal analizler gerçekleştirilmiş, Operasyonel modal analiz uygulaması ile minarelerin dinamik davranış parametreleri deneysel olarak elde edilmiştir. Daha sonra teorik ve deneysel sonuçlar karşılaştırılarak minare modellerinde model kalibrasyonları yapılmıştır. Model kalibrasyonları ile deneysel modal analiz sonuçlarının biribirine çok yakın olduğu sonuçlarına ulaşılmıştır.