Donatılar arası mesafenin aderansa etkisi

Bu çalışmada donatılar arası mesafenin, FRP donatı-beton arasındaki aderans dayanımına ve donatı-beton arasında oluşacak göçme şekillerine etkisinin araştırılabilmesi maksadıyla 12 adet mafsallı kiriş deneyi yapılmıştır. Bu kapsamda 8 mm anma çapına sahip boyuna donatılar kirişlere, boyuna donatı aralığı (donatı merkezinden-donatı merkezine) 3.75db (30 mm), 7db (56 mm) ve 11db (88 mm) olacak şekilde yerleştirilmiştir. Bu nedenle, kiriş enkesitleri 3.75db donatı aralığına sahip kirişlerde 102x240 mm², 7db donatı aralığına sahip kirişlerde 128x240 mm² ve 11db

donatı aralığına sahip kirişlerde ise 160x240 mm² kullanılmıştır.

Ancak bu bölüm kapsamında tüm deney grafiklerinin karşılaştırılmasında gerçek donatı arası mesafeler donatı gerçek dış çaplarına (Do) bölünerek donatı arası mesafeler donatı çaplarına göre normalleştirilmiştir. Deney kirişlerinin donatı detayları Şekil 2.2’de gösterilmiş olup ölçülendirilmeleri ise Çizelge 2.8’de belirtilmiştir.

129

Donatılar arası mesafedeki değişimin aderansa etkisi, her donatı türü için ayrı ayrı gruplandırılmış aderans gerilmesi ve sıyrılma grafikleri esas alınarak belirlenmiştir.

Ayrıca donatılar arası mesafenin aderansa etkisi donatı türüne göre değil, bölüm sonunda tüm donatı türleri dikkate alınarak yorumlanmıştır.

3.6.1. İnce taneli kumlanmış GFRP donatılı kirişler

İnce taneli olarak kumlanmış GFRP donatılar ile oluşturulmuş mafsallı kirişlerin aderans gerilmesi-sıyrılma grafikleri incelendiğinde (Şekil 3.38), donatıların 0.01 mm sıyrılma anındaki aderans gerilmeleri 3.75db, 7db ve 11db donatı ara mesafesine sahip numunelerde sırasıyla 4.84, 6.66 ve 7.75 MPa olarak ölçülmüştür. Şekil 3.38’den de anlaşılacağı üzere 0.01 mm sıyrılma anında kiriş rijitliklerinin donatı ara mesafesinin artmasıyla arttığı (sırasıyla %38 ve %16) anlaşılmaktadır. Maksimum aderans gerilme değerleri karşılaştırıldığında ise 3.75db, 7db ve 11db donatı ara mesafesine sahip numunelerde sırasıyla maksimum aderans gerilme değerleri 5.76, 8.78 ve 7.75 MPa’dır. Bu sonuçlardan, 7db donatı ara meafesine sahip olan kirişde ilginç bir şekilde maksimum aderans gerilmesi yüksek çıktığı görülmektedir. Bu kirişde donatıların ilk sıyrılmadan sonraki aderans gerilmesi-sıyrılma davranışları diğer iki kirişden farklı olmuştur. Hatta bu kirişdeki donatıların aderans gerilmesi-sıyrılma davranışı G8Sf/4.5-11-4.5-10-1/C40 numunesindeki davranışa çok benzemektedir. Muhtemelen bu durum, betonun tam aderansın sağlandığı noktadaki dağılımı ile alakalıdır. Ancak bu kirişdeki donatıların maksimum aderans gerilmesinden sonraki aderans gerilmesinin azalış eğilimleri diğer kirişlerdeki donatılar ile benzer olmuştur.

130

Şekil 3.38. Donatılar arası mesafenin değişimine göre ince taneli kumlanmış GFRP donatıların aderans gerilmesi-sıyrılma davranışı

3.6.2. Nervürlü GFRP donatılı kirişler

Nervürlü GFRP donatılar ile oluşturulmuş mafsallı kirişlerin aderans gerilmesi-sıyrılma grafikleri incelendiğinde (Şekil 3.39), donatıların 0.01 mm gerilmesi-sıyrılma anındaki aderans gerilmeleri 3.75db, 7db ve 11db donatı ara mesafesine sahip numunelerde sırasıyla 9.98, 12.65 ve 13.14 MPa olarak ölçülmüştür. Şekil 3.39’dan da anlaşılacağı üzere 0.01 mm sıyrılma anında kirişlerin rijitliklerinin donatı ara mesafesinin 3.75db’den 7db’ye çıkarılması ile %27 arttığı, 7db’den 11db’ye çıkarılması ilede %4 artığı gözlemlenmiştir. Maksimum aderans gerilmesi değerleri ise sırasıyla 12.79, 15.62 ve 15.08 MPa olarak tespit edilmiştir. Şekil 3.39’dan da dikkat edileceği üzere 7db donatı ara mesafesine sahip olan numune, ince taneli kumlanmış GFRP donatılarda olduğu gibi beklenmedik bir şekilde 11db donatı mesafesine sahip numunelerin aderans gerilmesinden yüksek aderans gerilmesne sahiptir. Bu durum belkide bu seri numunelerdeki (7db donatı ara mesafesine sahip) betonun sıkışma koşullarının diğer serilere göre daha iyi olmasından kaynaklanabilir.

0

131

Şekil 3.39. Donatılar arası mesafenin değişimine göre nervürlü GFRP donatıların aderans gerilmesi-sıyrılma davranışı

Nervürlü GFRP donatılarda aderans göçmesi, donatıyı saran nervürlerin ani bir şekilde kırılması ile ani olarak ortaya çıkmıştır. Ancak aderans gerilmesinin artmasıyla donatılardaki nervürlerin yavaşça ezilmelerinden dolayı sanki sıyrılma olmuş gibi bir davranış sergilemişlerdir.

3.6.3. Çelik donatılı kirişler

Nervürlü çelik donatılar ile oluşturulmuş mafsallı kirişlerin aderans gerilmesi-sıyrılma grafikleri incelendiğinde, donatıların 0.01 mm sıyrılma anındaki aderans gerilmeleri 7db ve 11db donatı ara mesafesine sahip numunelerde sırasıyla 1.10 ve 8.84 MPa olarak ölçülmüştür. Maksimum aderans gerilmesi değerleri ise sırasıyla 16.69 ve 17.18 MPa olarak tespit edilmiştir. Şekil 3.40’dan da görüldüğü üzere 7db ve 11db pas payına sahip kirişlerde 4db lik donatı ara mesafesi artışı maksimum aderans gerilmesinde küçük bir artış sağlamış gibi gözükmektedir. Ancak iki numunedede donatı-beton arasında tam aderansın sağlanmasından dolayı donatılar akma sınırlarına ulaşmıştır. Bu nedenle bu

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

u (MPa)

s (mm)

G8R/4.5-3.75-4.5-10-1/C30 G8R/4.5-7-4.5-10-1/C30 G8R/4.5-11-4.5-10-1/C30

132

küçük aderans gerilmesi farkı, donatıların akma sınırılarının değişkenliğinden kaynaklı olarak değişebilmektedir.

Şekil 3.40. Donatılar arası mesafenin değişimine göre çelik donatıların aderans gerilmesi-sıyrılma davranışı

Ancak kirişlerin başlangıç rijitlikleri aynı değildir. 7db donatı aralığına sahip numunenin donatısının beton içinde oturmasından kaynaklı olduğu düşünülen bir sıyrılma meydana gelmesine rağmen, maksimum aderans gerilmelerinde oluşan sıyrılma miktarları benzerdir.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

u (MPa)

s (mm)

S8R/4.5-7-4.5-10-1/C30 S8R/4.5-11-4.5-10-1/C30

133

3.6.4. Donatılar arası mesafenin aderansa etkisinin donatı türlerine göre karşılaştırılması

Şekil 3.41. Donatılar arası mesafenin değişimine göre donatıların maksimum aderans gerilmelerinin karşılaştırılması

Şekil 3.41’den de görüleceği üzere donatılar arası mesafenin 3.75db’den 7db’ye çıkarılmasıyla, aderans gerilmeleri, ince taneli kumlanmış GFRP donatılarda %52 ve nervürlü GFRP donatılarda ise %22 artmıştır. Ancak donatılar arası mesafenin 7db’den daha büyük olduğu durumlarda FRP donatı-beton aderansına ve çelik donatı-beton aderansına, donatılar arası mesafenin etkisi yok denecek kadar az olduğu Şekil 3.41’den de açıkça görülmektedir.

Donatılar arası mesafenin 3.75db ve 3.75db’den daha fazla olduğu tüm durumlarda FRP donatılı kirişlerin göçmesi donatı sıyrılmalarından dolayı olmuştur.