Test Düzeneği ve Ölçüm Düzeni

Tüm deneysel çalışmalar Atılım Üniversitesi Yapı Mekaniği Laboratuvarında yer alan çelik deney çerçevesinde gerçekleştirilmiştir. Tüm kirişler, iki noktalı yüklemeye (dört noktalı eğilmeye) maruz bırakılmıştır. Tüm kirişler basit mesnetli olup 2800 mm net açıklığa (mesnetler arası mesafeye) sahiptir.

Yük sisteme, otomatik pompa ve hidrolik kriko vasıtasıyla aktarılmıştır (Şekil 3.12).

Yük, öncelikle dağıtma kirişine (I-profil), buradan da kirişin üstünde kiriş orta noktasına 250’şer mm uzaklıklarda bulunan iki adet yarım silindire aktarılarak paylaştırılmıştır. Bu yükleme şekliyle iki yük noktası arasında kalan bölgede kesme sıfırlanarak sabit moment altında salt eğilme etkisi gözlenmek istenmiştir. Aynı bölgede kesme etkisi olmaması nedeni ile enine donatılar bu bölgede kullanılmamıştır.

Şekil 3.12. Eğilme Test Düzeneği

41

Kirişler, sadece boyuna eksenlerini ifade eden çizgisel modeller yardımıyla analiz edilirken, basit mesnetlerin kiriş boyuna ekseni hizasında yer aldığı düşünülür. Bu durumda, mesnet noktalarında boyuna doğrultuda herhangi bir yerdeğiştirme gerçekleşmemekte ve bu mesnetler dönme serbestliği sağladıkları için boyuna eksen seviyesinin altında ve üstünde boyuna yerdeğiştirmeler ortaya çıkmaktadır. Kiriş deneylerinde mesnetler kirişin boyuna eksen hizasına yerleştirilemez. Kirişin altına yerleştirilen basit mesnetlerden biririn sabit, diğerinin ise kayıcı olması durumunda simetrik olmayan bir kiriş davranışı ortaya çıkar (Şekil 3.13). Bu simetrik olmayan kiriş davranışının önüne geçmek için her iki mesnetin de kayıcı olarak seçilmesi daha uygundur. Kirişin iki kayıcı mesnetle boyuna yönde labil olması, boyuna yöndeki yer değiştirmelerin önemsenmeyecek kadar küçük olması sebebiyle göz ardı edilebilir.

Şekil 3.13. Deneysel mesnetlenme modeli

Çalışmada deney düzeneğinde yer alan bir adet yük hücresi, iki adet LVDT ve bir adet data logger (veri toplayıcı) aracılığı ile yük ve deformasyon ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yük değerleri 50 ton kapasiteli yük hücresi aracılığı ile kg-f

GERÇEK BASİT MESNETLİ KİRİŞ DAVRANIŞI SİMETRİK BOYUNA YÖNDE YER DEĞİŞTİRME

DENEYSEL BASİT MESNETLİ KİRİŞ DAVRANIŞI BOYUNA YÖNDE YER DEĞİŞTİRME SİMETRİK DEĞİL

SİMETRİK BOYUNA YÖNDE YER DEĞİŞTİRME İÇİN DENEYSEL BASİT MESNET MODELİ

42

cinsinden ölçülürken yükleme etkisi neticesinde meydana gelen deformasyonlar 100’er mm kapasiteye sahip olan iki adet LVDT aracılığı ile mm cinsinden ölçülmüştür. Çalışmada tüm veriler veri toplayıcı aracılığı ile belirlenmiş, her yük değerinde iki adet sehim ölçümü yapılmıştır.

Çalışmada LVDT’ler kirişin tam orta noktasında kirişin arka ve ön yüzeylerine yerleştirilmiştir. Bunun amacı, kiriş yükleme esnasında yüklemenin dışmerkezliğini, yani kirişte dönme (burulma etkisi) meydana gelip gelmediğini kontrol etmek ve herhangi bir LVDT’de deformasyon verisi alınmasında problem yaşanmasına karşın önlem almaktır.

Çalışmada deneylerin yapıldığı her günün başlangıcında yük hücresi ve LVDT’lerin doğru ölçüm yapıp yapmadığı kontrol edilmiştir ve aksi durumlarda ölçüm cihazları kalibre edildikten sonra deneyler başlatılmıştır. Hiçbir deney elemanında veri okuma ilgili herhangi bir sıkıntı yaşanmamıştır. Farklı kirişler için 2 farklı LVDT aracılığı ile elde edilen tüm deformasyon değerlerinin birbirleriyle uyum içinde olduğu görülmüş ve her kirişin yük deplasman grafikleri çizdirilirken bu iki deformasyon ölçüm değerinin ortalaması alınmıştır.

BFRP ve GFRP donatıların çekme dayanımı, elastisite modülü ve kopma birim deformasyonları değerlerinin yani mekanik özelliklerinin belirlenebilmesi için bu donatılar öncelikle doğrudan (başlıksız) çekmeye maruz bırakılmıştır. Bu durumda donatı kendisini tutan çenelerce ezilmiş ve bu ezilme sebebiyle donatının mekanik özellikleri belirlenememiştir. Bu donatıların mekanik özelliklerinin belirlenebilmesi için, donatılara başlık yapılarak başlıklı donatı numuneleri yatay bir çekme düzeneğinde test edilmiştir (Şekil 3.14). Bu düzenekte, çelik bir I-profil kiriş üzerine monte edilmiştir. Sisteme yükler hidrolik kriko aracılığı ile uygulanmıştır. Yük değerleri yük hücresi ve deformasyonlar ise 1 adet LVDT aracılığı ile elde edilmiştir.

FRP donatıların her iki ucuna da 300’er mm’lik başlık yapılarak çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Dış çapı 26.9 mm ve et kalınlığı 2.6 mm olan başlıklar, yüksek dayanımlı ankraj (Groud) harcı ile doldurulmuştur. Yapılan bu çekme testlerinde genelde numuneler kopmaya ulaşmış ve donatıların mekanik özellikleri doğru bir şekilde belirlenmiştir. Bazı çekme testlerinde ise donatı başlıklardan sıyrılmış ve

43

deneyler başarısız olmuştur. Ancak başlık uzunluğu 600 mm’lere çıkarılmasıyla sıyrılma problemi de ortadan kaldırılmıştır.

Şekil 3.14. FRP donatı çekme test düzeneği

HİDROLİK KRİKO YÜK HÜCRESİ

LVDT

BAŞLIK

BAŞLIK RİJİT LEVHA FRP DONATI

RİJİT LEVHA

44 4. EĞİLME

Çalışmada yer alan kirişlerde sabit moment (kesme sıfır) bölgesi dışında sık etriyeler kullanılarak, kirişlerin önemli bir kesme hasarına maruz kalmadan eğilme kapasitelerine ulaşmaları sağlanmıştır. Bu sayede, kiriş sünekliği ve eğilme davranışının kesme çatlaklarından minimum düzeyde etkilenmesi hedeflenmiştir. Bu bölümde eğilme taşıma gücü hesapları ile bu hesaplarda faydalanılan malzeme modelleri detaylı olarak anlatılmıştır.

Deney kirişlerinde kesme kuvvetlerinin sıfır olduğu bölgede (sabit moment bölgesi) basınç donatısının ve etriyenin bulunmaması planlanmış ve deney kirişlerinin bütününde sıfır-kesme bölgesinde etriye kullanılmamıştır. Ancak, ilk deney grubu kirişlerinin sabit moment bölgesindeki basınç donatılarının kesilmesi unutulmuş ve eğilme testleri bu şekilde gerçekleştirilmiştir. Bu durum, deneyler tamamlandıktan sonra fark edilmiştir. Bilindiği üzere, basınç donatıları yeteri kadar etriye ile desteklenmediklerinde artan eğilme momentleri altında burkularak etkisiz kalırlar.

Etriyesiz bölgede basınç donatıları burkulmaya karşı yalnızca kendisini çevreleyen beton tarafından desteklenmektedir. Deneyler sırasında yük seviyesi arttıkça, donatı üzerindeki basınç kuvveti de artarak donatılar burkulmuştur. Bazı deney kirişlerinde burkulma ile ezilmenin aynı anda gerçekleşmesi, burkulmanın beton ezilmesini tetiklediğini yani ezilmenin daha düşük birim deformasyon değerlerinde gerçekleşmesine neden olduğunu düşündürmüştür. Bu etkinin gerçekleşip gerçekleşmediğini anlayabilmek için hibrit GFRP-çelik donatılı iki kiriş hazırlanmıştır. Bu kirişler, aynı mekanik özelliklere sahip olan 1’er adet GFRP ve 4’er adet çelik çekme donatısına sahiptir. Enine donatı detayları da diğer tüm kirişler ile aynı olan bu iki kirişin birbirinden tek farkı kirişlerden birinde etriyesiz bölgede basınç donatısı kullanılırken diğerinde basınç donatısının kullanılmaması olmuştur. Eğilme testlerinde gerinim pulları (strain gauge) kullanılarak betonun ezilme birim deformasyonları ölçülmüştür. Testlerin sonuçları, basınç donatısız kirişte betondaki ezilmenin 0.0037 birim deformasyon değerinde gerçekleştiğini ancak basınç donatılı kirişte bu değerin 0.003’e çok yakın olduğunu göstermiştir. Bu durum, basınç donatısında meydana gelen burkulmanın betonun ezilmesi üzerinde etkisini ortaya

45

çıkarmıştır. Ezilme birim deformasyon değerindeki bu düşüş ilk deney grubu kirişleri eğilme momenti kapasite hesapları yapılırken göz önünde bulundurulmuştur. Betonun burkulan donatı etkisiyle ezilme birim deformasyonundan kısa bir süre önce dağılmasının sünekliğe etkisi yok denecek kadar az olduğundan, aradaki bu fark süneklik karşılaştırmalarında ihmal edilmiştir.

Çalışmanın ikinci ve üçüncü kısmında yer alan tüm kirişlerde sabit moment (sıfır-kesme) bölgelerinde basınç donatısının kullanılmamasına dikkat edilmiştir.

Böylelikle, betonun ezilmesini tetikleyebilecek diğer faktörler ortadan kaldırılmıştır.