Öngerilmeli inşaat elemanlarında gerilme analizi

İnşaat sanayinde yaygın olarak kullanılan öngerilmeli beton elemanlarda üretim aşamasında oluşturulan öngerilmelerin değerleri, onun bazı bölgelerinde ilgili betonun mukavemet karakteristiklerinin sınırları ile karşılaştırılabilecek seviyeye ulaşabilirler. Bu bakımdan söz konusu elemanların tasarımının başarılı olarak yapılabilmesi için oluşturulması öngörülen gerilmelerin yapıda dağılması ile ilgili detaylı bilgi gerekmektedir. Fotoelastik yöntem ile incelenen elemanın her noktasında gerilme durumunun kesin değerleri ölçülebilir. Bu bakımdan öngerilmeli beton elemanlarda üretim aşamasında oluşan gerilmelerin incelenmesi için ilgili öngerilmelerle ısıl gerilmeler arasındaki benzeşime dayanarak fotoelastik modelleme yönteminin uygulanması amaca uygundur. Bu çalışmada, inşaat elemanlarında öngerilmeler fototermoelastisitenin "gerilmelerin dondurulması" metodu kullanılarak incelenmiştir. Gerilmelerin incelenmesi 2-B veya 3-B fotoelastik modeller ve sayısal analizler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Öngerilmeli beton elemanların fotoelastisite ile modellenmesinde kullanılabilecek malzemeler mekanik parametrelerin deneysel çalışmalar ile elde edilmesi sonucunda belirlenmiştir. Fotoelastik modellerin deneysel analizi sonucunda farklı malzemelerin birleşim bölgeleri olan aderans ve birleşim yüzeyinin serbest kenarı olan ankraj bölgeleri ile ilgili gerilme dağılımları bakımından önemli sonuçlar elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar bazı bölgelerde analitik ve sayısal yöntemlerle bulunan verilerle karşılaştırılmıştır. Sonuçların incelenmesi ile öngerilme uygulanan bir yapının ankraj bölgelerinde oluşan gerilme yığılmalarının ekstremum değerlerinin kullanılan malzemelerin elastik sabitlerine ve verilen ilk öngerilme değerine bağlı olarak değiştiği görülmüştür. Ayrıca transfer boyu olarak adlandırılan öngerilme değerinin etkili öngerilme değerine ulaşması için aderans üzerinde gerekli olan mesafe, verilen öngerilme değerine ve bahsedilen elastik sabitlerin oranına bağlı olarak değişmektedir. Öngerilmeli beton elemanların beton kısmında oluşan herhangi bir çatlak, boşluk veya kusurun modellenmesi ile elde edilen sonuçlar geometrik süreksizliğin, gerilme yığılmalarının değerleri bakımından, yapının güvenliğini tehdit edecek seviyelerde çıkabileceği sonucuna varılabilir. Termal gerilmelerle beton elemanlarda oluşturulan öngerilmeler arasındaki analojiye dayanarak bazı bölgeler için gerilme durumu hesap edilebilir. Analitik olarak hesaplanan gerilme değerleri deneysel verileri desteklemektedir. Bulgular dahilinde varılan souçlar öngerilmeli tabliye ve kiriş elemanların servis yükleri altında mukavemet sınırlarına ulaşabileceğini göstermektedir. Elde edilen bilgiler öngerilmeli beton elemanların tasarımının optimizasyonu için kullanılabilir.