Kompozit kolon - betonarme kiriş birleşim noktasının tersinir tekrarlı yükler altındaki davranışının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi

Çok katlı yapılar kolon ve kirişlerin birbirine bağlanmasıyla oluşan çerçeve sistemler ile teşkil edilmektedir. Kompozit kolon-betonarme kiriş çerçevelerde ise düğüm noktası betonarme kirişin kompozit kolona saplanması ile teşkil edilir ve sismik yüke maruz kalan düğüm noktasındaki beton kırılsa dahi kolon içinde yer alan çelik profil sismik yükün neden olduğu basınç ve çekme yüklerini taşımaya devam eder. Yani kolon içinde gömülü çelik çekirdek kesme kuvvetini karşılayarak süneklik sağlayıp ani göçmeyi engeller. Kompozit kolon-betonarme kiriş birleşimlerinin, betonarme kolon-kiriş bireşimlerine göre hem yük taşıma kapasitesi hem de deformasyon yapma kapasitesi açısından daha iyi davranış sergilemektedir. Kompozit kolon içinde yer alan çelik profil çekirdek deformasyonların çoğunu sönümlemektedir. Artan yükler etkisi altında, çelik profil etrafında yer alan betonun ezilip, yumuşak donatının akmasına rağmen, çelik profil, çekirdek akma mertebesine erişmeyecektir. Bununla beraber kolonda oluşan lokal hasarların (betonda ezilme/yumuşak donatıda akma) düğüm noktasının davranışına etkisi önemlidir ve mertebesinin belirlenmesi gerekmektedir. Tez çalışması iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada deney elemanlarının üretimi gerçekleştirilip ardından bu elemanlar tersinir tekrarlı yüklemelere tabi tutulmuştur. İkinci aşamada ise deney elemanlarının ABAQUS programı ile sonlu elemanlar modelleri (SEM) oluşturulup, doğrusal olmayan yöntemle analizleri yapılmıştır. Sunulan çalışmada, kompozit kolon – betonarme kirişten oluşan birleşim elemanı iç düğüm noktasının analizi için bir yöntem önerilmiştir. Önerilen yöntemde, malzemelerin doğrusal olmayan gerilme - birim şekil değiştirme ilişkileri esas alınmıştır. Ayrıca, betonun basınç ve çekme altındaki deneysel olarak elde edilmiş gerilme – birim şekil değiştirme ilişkileri kullanılmıştır. Çalışma kapsamında beş adet 1/2 ölçekli deney elemanları üretilmiştir. Bir adet betonarme kolon – kiriş birleşimi ve bir adet kompozit kolon – betonarme kiriş birleşimi olmak üzere iki adet referans eleman seçilmiştir. Diğer üç deney elemanında ise kolondan gelen çelik profile ve her iki yönde etriye sıklaştırma bölgesi boyunca kiriş içine 50 cm'e kadar çelik profilin zayıf ve güçlü eksen yönlerine göre kaynatılarak üretilmiştir. Birleşim elemanlarının sonlu elemanlar yöntemiyle analizleri ABAQUS paket programı ile yapılmıştır. Beton malzeme özelliği ve hasar davranışı olarak plastik beton hasar modeli (CDP) kullanılmıştır. Çelik için elasto – plastik malzeme varsayımı yapılmıştır. Sonlu elemanlar mesh yapısı olarak C3D8R eleman özelliği kullanılmıştır. Nümerik analizlerden elde edilen sonuçlar deney sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Birleşim bölgesi çelik profillerle güçlendirilen deney elemanlarında plastik mafsal kiriş uçlarından kiriş içine gömülen kısmi çelik profil bitimine yani etriye sıklaştırma bölgesi bitimine ötelenmiştir. Betona gömülü çelik profil kullanımıyla, etkili kesme alanı arttırılmasıyla birleşimin kesme kapasitesi artmıştır.