Deneysel Gözlemler ve Kirişlerin Yük-Deplasman İlişkileri

Ortalama 30.49 3.25

2-3

Standart Sapma 2.52 0.56

Değişim Katsayısı (%) 8.27 17.14

Alınan herbir numuneye ait beton basınç ve eğilmede çekme dayanımları EK-3’te yer verilmiştir.

3.3. Deneysel Gözlemler ve Kirişlerin Yük-Deplasman İlişkileri

Kirişlerin deneysel yük-deplasman eğrileri Şekil 3.7-3.11’de verilmiştir. Genellikle hibrit donatılı kirişlerin yük deformasyon eğrileri, üç ayrık doğrusal bölgeye (trilineer) indirgenebilir. Bu kirişlerin yük deformasyon eğrilerinde iki noktada ani eğimsel değişimler gözlemlenmektedir. Bu değişimlerden ilki ilk eğilme çatlağının oluştuğu anı, ikincisi ise çelik donatıların aktığı anı temsil etmektedir. Hibrit donatılı kirişlerde FRP donatı oranı arttıkça ilk çatlama sonrasında rijitliklerde daha büyük düşüşler gözlemlenmektedir. Bunun sonucunda, FRP donatı oranı fazla olan kirişlerde aynı yük seviyesine karşılık gelen deformasyon değerleri artmaktadır. Ayrıca FRP donatı oranı arttıkça çelik donatılarda akma daha düşük yük seviyelerinde meydana gelmekte ve akma sonrası rijitliklerdeki azalmaların daha küçük olduğu görülmektedir. Yine FRP donatı oranı arttıkça kirişlerin deformabilitesi (toplam deformasyon kapasitesi) genel olarak artmaktadır.

36

Önceki çalışmalardan farklı olarak bu çalışmada, aynı deney elemanı grubunda yer alan kirişlerin taşıma güçlerinin birbirine yakın olması hedeflenmiştir. Çok yakın taşıma gücü değerleri araştırmacılara deformabilitenin, sünekliğin ve enerji tüketme kapasitelerinin doğru bir biçimde kıyaslanabilmesi imkanını sunmuştur. Bu biçimde hibrit FRP-çelik donatılı kirişlerin tasarımı için önemli değerlendirmeler yapılmış ve ilgili yönetmeliklere öneri niteliği taşıyan bir çalışma gerçekleştirilmiştir.

Şekil 3.7’de salt çelik donatılı S5 referans, salt BFRP donatılı B5 referans elemanı ve hibrit BFRP-çelik donatılı kirişlere ait yük-deformasyon eğrileri; Şekil 3.8’de salt çelik donatılı S5 Referans, salt GFRP donatılı G5 referans elemanı ve hibrit GFRP-çelik donatılı kirişlere ait yük-deformasyon eğrileri; Şekil 3.9’da salt çelik donatılı S6 referans, salt GFRP donatılı G6 referans elemanı ve hibrit GFRP-çelik donatılı kirişlere ait yük-deformasyon eğrileri; Şekil 3.10’da salt çelik donatılı S3 referans, salt BFRP donatılı B5 (B3) referans elemanı ve hibrit BFRP-çelik donatılı kirişlere ait yük-deformasyon eğrileri; ve Şekil 3.11’de S3 referans, salt GFRP donatılı G3 referans elemanı ve hibrit GFRP-çelik donatılı kirişlere ait yük-deformasyon eğrileri verilmiştir.

Şekil 3.7. Salt çelik, salt BFRP ve BFRP-çelik hibrit donatılı denge üstü donatılı birinci grup kirişlerine ait yük-deformasyon grafikleri

0.0

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

Yük (kN)

Deformasyon (mm)

S5 Referans B1S4

B2S3 B3S2

B4S1 B5 Referans

37

Şekil 3.8. Salt çelik, salt GFRP ve GFRP-çelik hibrit donatılı denge üstü donatılı birinci grup kirişlerine ait yük-deformasyon grafikleri

Şekil 3.9. Salt çelik, salt GFRP ve GFRP-çelik hibrit donatılı denge üstü donatılı ikinci grup kirişlerine ait yük-deformasyon grafikleri

0.0

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

Yük (kN)

38

Şekil 3.10. Salt çelik, salt BFRP ve BFRP-çelik hibrit donatılı denge altı donatılı üçüncü grup kirişlerine ait yük-deformasyon grafikleri

Şekil 3.11. Salt çelik, salt GFRP ve GFRP-çelik hibrit donatılı denge altı donatılı üçüncü grup kirişlerine ait yük-deformasyon grafikleri

Her deney grubu kendi içinde incelendiğinde rijitliği en yüksek elemanın salt çelik donatılı, rijitliği en düşük olan elemanın ise salt FRP donatılı kirişler olduğu ve bu durumun FRP malzemesinin düşük elastisite modülüne sahip olmasından kaynaklandığı görülmektedir. Hibrit donatılı kirişlerin rijitlikleri ise, salt çelik ve salt

0.0

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0

Yük (kN)

39

FRP donatılı referans kirişlerin rijitlik değerleri arasında yer almaktadır. Ayrıca, salt FRP donatılı kirişlerin yük deformasyon ilişkilerinin doğrusala yakın devam ederek, yani akma özelliği göstermeksizin, ani bir göçmeye kadar devam etmesi, bu kirişlerin süneklik problemini gözler önüne sermektedir. Hibrit donatılı kirişlerde akmanın kiriş maksimum yük seviyesinin altında bir yük seviyesinde meydana gelmesi, bu kirişlere bir süneklik güvencesi sağlamaktadır. Tüm bu durumlar göz önünde bulundurularak, salt FRP donatılı kirişlerde gözlenen servis sınır durumu ve süneklik problemleri için hibrit donatılı kirişlerin iyi bir alternatif olabileceği sonucu ortaya çıkmaktadır.

İlk grupta yer alan elemanlardan G1S4 ve B1S4 numuneleri haricinde tüm kirişler, beklendiği gibi taşıma güçlerine betonun ezilmesi sonucunda ulaşmıştır. İkinci grupta yer alan kirişlerin tamamı, beklenen kırılma sınır durumuna uygun olarak, yani betonun ezilmesi neticesinde taşıma gücüne ulaşmıştır. Üçüncü grupta yer alan kirişlerde ise B1S2 ve G3 referans kirişleri dışında tüm kirişler, FRP donatıların kopması neticesinde, yani beklenen çekme kırılma türü ile taşıma gücüne ulaşmıştır.

Deney kirişlerinden dört tanesinin beklenenden farklı kırılma türü sonucu taşıma güçlerine ulaşmalarının, FRP donatıların mekanik özelliklerinin önemli ölçüde değişkenlik göstermesinden ve özdeş donatıların dahi farklı mekanik özelliklere sahip olabileceği gerçeğinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Malzeme özelliklerinin tespiti sırasında da görüldüğü gibi, donatı içerisindeki liflerin dağılımı ve doğrultuları ile polimer özelliklerinde meydana gelen en ufak değişimlerin dahi FRP donatıların mekanik özelliklerinde farklılıklara sebep olduğu bilinmektedir.

Tüm eleman gruplarında kirişler taşıma güçleri birbirine yakın olacak şekilde tasarlanmıştır. Deneysel grafiklerden de anlaşılacağı üzere ilk deney grubu yaklaşık 125 kN, ikinci deney grubu ise yaklaşık 150 kN’luk taşıma gücüne sahip kirişlerden oluşmaktadır. Üçüncü deney grubu (bazalt donatılı grup) yaklaşık 80 kN’luk taşıma gücüne sahiptirler. Ancak, yalnızca B5 (B3) referans kirişi, diğerlerinden farklı taşıma gücüne sahip olmuştur. Bunun, kirişte aynı çaplı BFRP donatılarının kullanılmamasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Tüm deney grupları içerisinde yalnızca üçüncü deney grubu (cam elyaf donatılı grup) kirişlerinde taşıma güçleri birbirine yakın değildir. Bunun temel sebebi, bu grupta kullanılan cam elyaf donatıların aynı firmadan temin edilmesi neticesinde mekanik özelliklerinin aynı

40

olacağı düşünülerek kirişlerin tasarlanmasıdır. Daha sonra gerçekleştirilen çekme testleri neticesinde donatıların farklı mekanik özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir.

Deneysel çalışmada yer alan tüm kirişlere ait beton öncesi kalıp içinden ve deney sonu resimleri EK-4’te, çatlak haritaları ise EK-5’te verilmiştir.