Çelik lifli ve çelik plakalı betonarme kirişlerin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi ve analizi

Bu çalışmada, ANSYS sonlu elemanlar programı kullanılarak farklı özelliklere sahip gerçek boyuttaki betonarme kirişlerin yapısal davranışlarını modellemek ve değerlendirmek için nümerik bir analiz yapılmıştır. Bunun için, öncelikle 6.5 m açıklığında referans bir kiriş tasarlanmıştır. Daha sonra, betonarme kirişin yapısal performansını iyileştirmek için iki durum düşünülmüştür. İlk durumda, betonarme kirişlerde çelik lif kullanımı dikkate alınmıştır. Üç farklı hacimsel oranında (%0.5, %1.0 ve %2.0) çelik lif etkisi incelenmiştir. İkinci durumda ise, kirişin çekme yüzeyine epoksi ile çelik plaka yapıştırılarak güçlendirilmesi göz önünde bulundurulmuştur. Çeşitli kalınlıktaki çelik plakalar (1, 2 ve 3 mm) bu durumda kullanılmıştır. Bütün kirişler üç noktalı eğilme deneyine tabii tutulmuştur. Betonun lineer olmayan davranışının modellenmesinde üç boyutlu (3D) katı eleman kullanılmıştır. Çelik donatı çubukları elasto-plastik davranışlı bağlantı elemanları olarak modellenirken, beton ile çelik arasında mükemmel bağ olduğu varsayılmıştır. Betonarme kirişi güçlendirmek için kullanılan çelik plaka, aralarında özel bağlantı yüzeyi kullanılarak kirişin alt yüzeyine bağlanan düz kabuk eleman olarak modellenmiştir. Çelik lifler, beton elemanının geometrisine bağlı olarak beton içinde saklı küçük güçlendirme birimleri olarak düşünülmüştür. Araştırmada, mevcut modellerin verimliliği önceki deneysel sonuçlarla kıyaslanarak ölçülmüştür.Yük-deplasman ilişkisini tahmin eden model ile deneysel sonuçlar arasında iyi bir uyumun olduğunu araştırma sonuçları göstermiştir. Ayrıca, geleneksel betonarme kirişi güçlendirmek için kullanılan çelik plaka özellikle çelik plaka kalınlığı 3 mm olarak seçildiğinde, nihai yük taşıma kapasitesini ve betonarme kirişlerin rijitliğini çelik lif kullanılan durumlardan daha fazla artırmıştır. Anahtar kelimeler: Sonlu elemanlar yöntemi, Betonarme kiriş, Çelik lif, Çelik plaka, Güçlendirme.