Farklı kesit boyutlarına sahip beton ve betonarme elemanların çarpma etkisi altında incelenmesi

Yapısal elemanlar, ekonomik ömürleri boyunca çeşitli yük durumlarına ve çevre koşullarına maruz kalmaktadırlar. İlerleyen teknolojiyle birlikte, yapısal elemanların farklı yükler altında gösterdikleri davranış biçimi daha fazla ön plana çıkmıştır. Ani bir dinamik yükleme olan çarpma yüklemesinin süresi ve çok yüksek değerlere ulaşabilen anlık şiddeti gibi etki özellikleri tam anlamıyla belirli değildir. Son yıllarda ortaya çıkan yıkıcı depremler ve terörist saldırılar nedeniyle, bilim adamları ve mühendisler, katı cisimler üzerindeki çarpma etkisinin göz ardı edilmemesi gerektiğini belirtmişlerdir. Bu sebeple, ani rüzgarlar, depremler, araç kazaları, mermi ve roket çarpması gibi dinamik etkiler altında yapısal elemanların özelliklerinin belirlenmesi, önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Yapısal elemanların çarpma etkisi altındaki davranışını belirlemek için, serbest düşme hareketi yapan ağırlık düşürücü test düzeneklerinin kullanıldığı çalışmaların sayısı giderek artmaktadır. Yapılan tez çalışmasında, boyutları 100x100x710 ile 200x200x710 mm arasında değişen 6 beton ve 6 betonarme eleman üretilmiştir. Üretilen 12 adet deney elemanı, tasarlanan deney düzeneği ile çarpma etkisi altında incelenmiştir. Çekiç ağırlığı 8 kg, serbest düşme yüksekliği ise 1000 mm alınmıştır. Deneylerde, 4 adet ivmeölçer, 1 adet kuvvet algılayıcısı, 1 adet veri toplayıcı, 1 adet bilgisayar ve ölçüm bağlantı kabloları ile uygulanan çarpma kuvvetini deney elemanları üzerine üniform olarak yaymak ve çarpma anında oluşan içsel etkileri azaltmak için, çelik plaka ve kauçuk tabaka kullanılmıştır. Düşme zamanları, deney düzeneğinde yer alan optik fotoseller yardımıyla ölçülmüştür. Farklı kesit boyutlarına sahip deney elemanlarında oluşan hasar durumları belirlenmiş ve bu hasar durumları için ivme-zaman, hız-zaman, deplasman-zaman, çarpma kuvveti-zaman ve çarpma kuvveti-deplasman grafikleri oluşturulmuştur. Ayrıca, deney elemanları tarafından yutulan enerji miktarları hesaplanmıştır. Deney elemanlarında hasar durumlarını oluşturan düşme sayıları ve deneylerde yapılan toplam düşme sayıları, deney düzeneğinde yer alan elektronik ekrandan okunmuştur. Bunun yanında, her bir deney elemanında oluşan sıçrama sayıları ve zaman aralıkları belirlenmiştir. Deneysel çalışmanın ardından yapılan sonlu elemanlar analiz kısmında ise, deney düzeneği ve deney elemanları, ABAQUS sonlu elemanlar analiz programında modellenmiştir. Malzeme özellikleri ve mesnet koşulları tanımlandıktan sonra, deney elemanları çarpma etkisi altında analiz edilmiştir. Çekicin yaptığı ilk düşme hareketi için gerilme dağılımları elde edilmiştir. Son olarak, sonlu elemanlar analizleri ile elde edilen grafikler ve enerji yutma kapasiteleri, deneysel çalışmadan elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmış ve önerilerde bulunulmuştur. Anahtar Kelimeler: ABAQUS, beton ve betonarme deney elemanları, çarpma etkisi, deney düzeneği, farklı kesit boyutları, sonlu elemanlar analizi