Düzenli boşluklu betonarme kirişlerin sehim değerlerinin elde edilmesinde kullanılacak etkili eylemsizlik momenti ifadelerinin araştırılması

Abstract

Betonarme yapılarda kullanımı zorunlu olan mekanik, elektrik vb. tesisat boruları ve kanallarının kiriş gövdesinden geçirilmesi çoğu zaman karşılaşılan bir durumdur. Betonarme kirişlerin gövdesinde düzenli boşluklar bırakılması iletim kanallarının geçişini ve boşluklar nedeniyle meydana gelen gerilme birikmelerinin kirişin açıklığı boyunca dağılmasını sağlamaktadır. Kısa ve derin kirişler haricinde dolu gövdeli bütün eğilme elemanlarında eğilme kaynaklı deformasyonlar, kesme kaynaklı deformasyonlara göre önemli derecede büyük olduğu için, kesme deformasyonları genellikle göz ardı edilir. Ancak, boşluklu betonarme kirişlerde sadece eğilme etkisinden kaynaklanan sehim değerlerinin hesaba katılmasının yeterli olmadığı ve bu eğilme deformasyonlarına ek olarak boşluk çevresindeki kayma gerilmelerinin etkisiyle ortaya çıkan deformasyonların da önem kazandığı daha önceki çalışmalarda ortaya konulmuştur. Özellikle Vierendeel tipi panel davranışı gösteren gövde boşluklu kirişlerde ortaya çıkan deformasyonların sadece eğilme kaynaklı deformasyonların çok üstünde değerlere ulaştığı, geçmiş deneysel çalışmalarda belirlenmiştir. Bu çalışmanın amacı, düzenli boşluklu betonarme kirişlerin kullanım yükleri altındaki sehimlerinin belirlenmesi için gerekli analitik bağıntıların belirlenmesidir. Bu amaçla, geçmiş çalışmalarda önerilmiş olan ve eğilme ile kayma deformasyonlarını hesaba katan analitik bağıntılar, farklı boşluk geometrilerine (dairesel, kare ve üçgen) göre yeniden düzenlenmiş ve deneysel çalışmalar ışığında farklı boşluk geometrilerini hesaba katan bir katsayı geçmiş bağınıtılara dahil edilmiştir. Geçmiş deneysel verilerin analizi, özellikle kare boşluklu kirişlerin boşluk köşelerinde ortaya çıkan gerilme yığılmalarının etkisiyle, geçmiş analitik bağıntılarla elde edilen hesap değerlerinin deneysel değerlere göre kayda değer ölçüde küçük kalmasına sebep olduğunu göstermiştir. Bu nedenle kare boşluk geometrileri için tanımlanan sehim katsayısı, dairesel boşluklu kirişlere göre önemli derecede büyüktür.

Mechanical, electrical and service pipes and ducts, whose use in reinforced concrete (RC) structures is compulsory, are generally passed through the webs of beams. The presence of multiple regular web openings in the beams provides the distribution of the stress concentrations, caused by the openings, along the beam span. In all solid flexural members, except the short and deep ones, the deformations associated with bending are significantly greater than the deformations associated with shear, and therefore, the shear deformations are usually ignored. However, the previous studies in the literature put forth that only accounting for the vertical deflections associated with flexure is not sufficient and the deformations, stemming from the shear stresses around the openings, in addition to the flexural deformations becomes more of a concern in RC beams with openings. In RC beams with web opening, exhibiting Vierendeel panel action in particular, the deflection values measured in experimental studies were found to be much greater than the deflection values associated with flexure. The aim of the present study is to develop analytical formulations for estimating the deflections of RC beams with openings under service loads. For this purpose, the analytical equations proposed in the previous studies, which simultaneously account for the flexural and shear deformations in RC beams, were modified to account for the opening geometry (circular, square and triangular) and a multiplier regarding the effect of the opening geometry was incorporated into the formulae in the light of the previous experimental studies. Analysis on previous experimenta data indicated that due to the effect of the stress concentrations, particularly in beams with square openings, the values calculated from the available analytical equations remain considerably below the experimental values. Consequently, the deflection multipliers for the beams with square opening geometries are selected much greater than the respective values for the beams with circular openings.