The Effect Stirrup Hook Angle and %20 Iron Chip Additive on the Behavior of Reinforced Concrete Cantilever Beams

Year 2021, Volume: 9 Issue: 1, 307 - 321, 31.01.2021

Muhammet Zeki Özyurt , Ömer Fatih Sancak

https://doi.org/10.29130/dubited.844117

Abstract

In this study; In reinforced concrete cantilever beams, the effect of 20% iron chip additive and stirrup hook angle on the structural behavior of the cantilever beam was investigated. It has been investigated whether industrial iron chip waste, which will no longer be used and will be thrown into the nature, can be recycled by using it in the production of cantilever beams. Cantilever beams; By changing the diameters of the tensile bars, it is produced in two different ways as under-balance reinforcement and above-balance reinforcement. The amount of aggregates in the range of 0-4 mm in the concrete used in the production of cantilever beams was determined and this amount was reduced by 20% and cantilever beams with 20% iron chip were formed by replacing it with industrial waste material, iron chip. In each of the cantilever beams with under-balance and above-balance reinforcement, which are formed without and with additives; The stirrup hook angles were produced at 90 or 135 degrees, and a cantilever beam with two different stirrup types was formed. In this way, a total of 16 test samples were produced, two of each of the cantilever beams produced in 8 different types. Stirrup spacing of 100 mm was selected for all samples. In the experimental study, the load-displacement curves of the cantilever beams were obtained. Obtained results were compared and interpreted. According to this; In cantilever beams that do not contain additives, the ductility value of cantilever beams that are under-balance reinforced and whose stirrup hook angle is 135 degrees has increased by 3,20% compared to cantilever beams with 90 degrees, while this ratio is 7,26% for beams with above-balance reinforcement. In cantilever beams with 20% iron chip, the ductility value of cantilever beams with an angle of 135 degrees in the under-balance reinforcement increases by 6,93% compared to cantilever beams with 90 degrees, while it increases by 5,96% for beams with above balance reinforcement. In the under-balance reinforced condition, the ductility of the samples with 20% iron chip increased by 2,30% in samples with a 90 degrees stirrup hook angle compared to the samples without additive, while it increased by 6,00% in samples with a 135 degrees stirrup hook angle. In the above-balance reinforced condition, these ratios are calculated as 1,53% and 0,30%, respectively. The ductility coefficients of the samples created with under-balance reinforcement of the samples without additives with a 90 degrees hook angle increased by 9,88%, while the stirrups with a hook angle of 135 degrees increased by 5,71% compared to the samples created with above-balance reinforcement. For the samples with 20% iron chip, these rates were 10,70% and 11,72%, respectively. 

Keywords

Reinforced Concrete, Cantilever Beam, Iron Chip Additive, Stirrup Hook Angle, Ductility

Etriye Kanca Açısı ve %20 Demir Talaşı Katkısının Betonarme Konsol Kirişin Davranışına Etkisi

Abstract

Bu çalışmada; betonarme konsol kirişlerde %20 demir talaşı katkısının ve etriye kanca açısının konsol kirişinin yapısal davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Artık kullanılmayacak ve doğaya atılacak olan endüstriyel demir talaşı atığının geri dönüşümünün konsol kirişlerin üretiminde kullanılmak suretiyle sağlanıp sağlanamayacağı araştırılmıştır. Konsol kirişler; çekme donatılarının çapları değiştirilmek suretiyle denge altı donatılı ve denge üstü donatılı olmak üzere iki farklı şekilde üretilmiştir. Konsol kirişlerin üretiminde kullanılan betonun içerisindeki 0-4 mm aralığındaki agregaların miktarı belirlenmiş ve bu miktar %20 oranında azaltılarak yerine endüstriyel atık malzemesi olan demir talaşı yerleştirilerek %20 demir talaşı katkılı konsol kirişler oluşturulmuştur. Katkısız ve katkılı olarak oluşturulan denge altı ve denge üstü donatılı konsol kirişlerin her birinde; etriye kanca açıları 90 veya 135 derece olacak şekilde üretim yapılarak iki farklı etriye tipine sahip konsol kiriş oluşturulmuştur. Bu şekilde 8 farklı tipte üretilen konsol kirişlerin her birinden ikişer adet olmak üzere toplam 16 adet deney numunesi üretilmiştir. Numunelerin tamamında etriye aralığı 100 mm seçilmiştir. Deneysel çalışmada konsol kirişlerin Yük-Deplasman eğrileri elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak yorumlanmıştır. Buna göre; katkısız betonlu konsol kirişlerde denge altı donatılı durumda etriye kanca açısı 135 derece olan konsol kirişlerin, 90 derece olan konsol kirişlere göre süneklik değerleri %3,20 oranında artarken, bu oran denge üstü donatılı kirişlerde %7,26 olarak ortaya çıkmıştır. %20 demir talaşı katkılı konsol kirişlerde ise denge altı donatılı durumda etriye kanca açısı 135 derece olan konsol kirişlerin, 90 derece olan konsol kirişlere göre süneklik değerleri %6,93 oranında artarken, denge üstü donatılı kirişlerde %5,96 oranında artmaktadır. Katkılı betonlu numunelerin sünekliği, denge altı donatılı durumda katkısız betonlu numunelere göre 90 derece etriye kanca açılı numunelerde %2,30, 135 derece etriye kanca açılı numunelerde ise %6,00 artarken, denge üstü donatılı durumda bu oranlar sırasıyla %1,53 ve %0,30 olarak hesaplanmıştır. Etriyeleri 90 derece kanca açısına sahip olan katkısız numunelerin denge altı donatılı olarak oluşturulanlarının süneklik katsayıları, denge üstü donatılı olarak oluşturulanlara göre %9,88 oranında artarken, etriyeleri 135 derece kanca açısına sahip olanlar %5,71 oranında artmıştır. %20 demir talaşı katkılı numunelerde bu oranlar sırasıyla %10,70 ve %11,72 olmuştur.

Keywords

Betonarme, Konsol Kiriş, Demir Talaşı Katkısı, Etriye Kanca Açısı, Süneklik, Yapısal Davranış

References

• [1] T.C. Millî Eğitim Bakanlığı Komisyon, İnşaat Teknolojisi, Sürekli-Konsol ve Ters Kiriş Donatıları, 1. Baskı, Ankara, Türkiye: MEB Yayınları, 2013, ss. 1-63. [2] S. Aykaç, B. Aykaç, Y. Ekinci, “BA yapılarda konsol kirişlere aktarılan ilave yükler,” İMO Teknik Dergi, ss. 5449-5462 2011.
• [3] H. Binici, A. H. Sevinç, H. Geçkil, “Atık demir tozu katkılı harç ve betonların durabilite özellikleri,” Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 30, s. 1, ss. 1-16, 2015.
• [4] M. A. Çakıroğlu, S. Kasap, N. Keskin, “Betona atık teneke ambalajlarının ilave edilmesinin basınç dayanımına etkisinin incelenmesi üzerine deneysel bir çalışma,” 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), Elazığ, Türkiye, 2011.
• [5] E. B. Türkel, “Betonda basınç dayanımı ile elastisite modülü arasındaki ilişkiler,” Yüksek lisans tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2002.
• [6] B. Yön, “Yapıların statik ve dinamik yükler etkisindeki doğrusal olmayan davranışlarının incelenmesi,” Doktora tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye, 2014. [7] Z. Celep, “Betonarme Sistemlerde Doğrusal Olmayan Davranış: Plastik Mafsal Kabulü ve Çözümleme,” Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul, 2007.
• [8] M. Zorlu, “Çelik yapılarda moment çerçevelerinin süneklik düzeyini belirleyen tasarım kurallarının değerlendirilmesi,” Yüksek lisans tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2007. [9] Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, TS500, 2000. [10] R. Park, “Ductility Evaluation from Laboratory and Analytical Testing,” Proceedings of the 9th World Conference on Earthquake Engineering, c. 8, ss. 605-616, 1988.
• [11] F. Altun, C. Yılmaz, A. Durmuş, K. Arı, “Çelik lif katkılı ve katkısız betonarme kirişlerin basit eğilme ve patlama yüklemesi ile davranışlarının incelenmesi,” Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 22, s. 1-2, ss. 112-120, 2006.
• [12] A. Aryan, “Polipropilen lif takviyeli betonarme kirişlerin deneysel ve analitik olarak araştırılması,” Yüksek lisans tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Selçuk Üniversitesi, Konya, Türkiye, 2014. [13] C. Aydemir, M. E. Aydemir, “Betonarme Kirişlerin Hasar Sınırlarının Deneysel Gözlemlerle İrdelenmesi,” İMO Teknik Dergi, ss. 8023-8049, 2017.
• [14] H. Binici, A. H. Sevinç, M. Y. Durgun, “Barit, Bazaltik Pomza, Kolemanit ve Yüksek Fırın Cürufu Katkılı Betonların Özellikleri,” KSÜ Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 13, s. 1, 2010.
• [15] Y. Bölükbaş, “Cam elyaf katkılı beton numunelerin mekanik davranışlarının incelenmesi ve yapay sinir ağları ile modellenmesi,” Yüksek lisans tezi, Yapı Eğitimi Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye, 2011. [16] A. Doğangün, “Betonarme Yapıların Hesap ve Tasarımı,” 17. Baskı, İstanbul, Türkiye: Birsen Yayınevi, 2018, ss. 1-844. [17] M. E. Gülşan, “Yüksek mukavemetli çelik lif katkılı betonarme değişken kesitli kirişlerin mekanik davranışı,” Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 8, s. 1, ss. 206-214, 2019.
• [18] C. Kara, İ. Bekem, “Endüstriyel atıkların beton dayanımına etkisi üzerine bir çalışma: çay fabrikası kömür külü örneği,” Gaziosmanpasa Journal of Scientific Research, c. 7, s. 2, ss. 75-85, 2018.
• [19] S. Saatçi, B. Batarlar, “Çelik fiber katkılı etriyesiz betonarme kirişlerin davranışı,” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, c. 32, s. 4, ss. 1143-1154, 2017.
• [20] H. H. Taş, Ö. Çoban, B. Topbaşlı, “endüstriyel demir talaşı atığının betonun bazı mekanik özelliklerine etkisi,” SDU International Technologic Science, c. 5, s. 1, ss. 1-11, 2013.
• [21] İ. Ustabaş, “Sülfat etkisine maruz mineral katkılı beton ve harçların performansının incelenmesi,” Doktora tezi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Türkiye, 2008.
• [22] K. Yıldırım, M. Sümer, S. Subaşı, “Hafif beton üretiminde granüle edilmiş fındık kabuğunun kullanılabilirliğinin araştırılması,” El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, c. 5, s. 2, ss. 501-511, 2018.