Farklı Donatı Oranlarına Sahip Düzenli Kare Boşluklu Betonarme Kirişlerin Eğilme Davranışları

Abstract

Sıhhi tesisat, elektrik tesisatı ve mekanik tesisat için kullanılan borular, kablolar, kanallar ve iletim hatları, yapı içinde kapladıkları hacim dolayısıyla hem kullanım açısından hem de görsel açıdan bazı sorunlara yol açar. Bu sorunların aşılması için kullanılan en etkili çözüm yolu, iletim hatlarının kiriş içine önceden veya sonradan açılan boşluklardan geçirilmesidir. Ancak, bu boşluklar kirişin eğilme rijitliğini azaltmakta, kiriş göçme tipini değiştirmekte ve kullanılabilirlik sınır durumlarını daha kritik hale getirmektedir. Açıklığı boyunca sadece bir tane veya her yarı açıklığında bir adet gövde boşluğu bulunduran betonarme kiriş davranışının incelendiği geçmiş çalışmaların aksine, mevcut çalışmada açıklığı boyunca çok sayıda düzenli kare gövde boşluğuna sahip betonarme kirişlerin eğilme davranışları incelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, oluşturulan boşluklu kiriş sonlu eleman modellerinin analiz sonuçları literatürdeki deney sonuçları ile kıyaslanarak, nümerik analiz sonuçlarının gerçek sonuçlara yakınlığı irdelenmiştir. Nümerik ve deneysel sonuçların yakın uyumunun görülmesi üzerine, çekme donatı oranının düzenli kare boşluklu kiriş eğilme davranışı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Araştırmada özellikle kiriş eğilme rijitliği ve kullanım yükü sehimleri incelenmiş ve boşluklu kirişlerde boyuna donatı oranı arttıkça kullanım yükü sehimlerinin arttığı, fakat yönetmelik üst sınırının altında kaldığı belirlenmiştir.

Keywords

• Düzenli gövde boşluğu,kare boşluk,boşluklu betonarme kiriş,sonlu eleman analizi

Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams with Regular Square Web Openings and Different Longitudinal Reinforcement Ratio

Abstract

Pipes, cables and conduits used for plumbing, electrical and mechanical installations, circulating within the structure, lead to some usage and aesthetic problems in structures due to the volume they occupy. The most efficient solution for overcoming these shortcomings is the passage of these installations through pre-formed or post-drilled web openings in the beams. Nonetheless, this application reduces the beam flexural rigidity, increases the service-load deflections and might alter the failure mode of the beam. In the present study, flexural behavior of reinforced concrete beams with multiple regular square web openings along the beam length was investigated different from the previous studies in the literature, which concentrated on behavior of beams with a single or a couple of web openings along the whole length. In the first part of the study, analysis results from the finite element models of beams with openings were compared to the available experimental results in the literature and the accuracy of the numerical results were investigated. Upon observing close agreement between the numerical and experimental results, effects of the tension reinforcement ratio on flexural behavior of reinforced concrete beams with openings was investigated through finite element analysis. In the study, flexural rigidity and service-load deformations of the beams were examined in particular and service load deformations were found to increase with increasing tension reinforcement ratio, yet to always remain below the service load limits of the structural concrete codes.

Keywords

• Regular web openings,square openings,reinforced concrete beams with openings,finite element analysis

References

1. ANSYS V.15, 2013. Engineering Simulation Software. ANSYS Inc., Canonsburg, USA.
2. Ahmed A, Fayyadh MM, Naganathan S, Nasharuddin K, 2012. Reinforced Concrete Beams with Web Openings: A State of the Art Review. Materials and Design, 40: 90-102.
3. Ashour AF, Rishi G, 2000. Tests of Reinforced Concrete Continuous Deep Beams with Web Openings. ACI Structural Journal, 97 (3): 418-426.
4. Aykac B, Aykac S, Kalkan I, Dundar, B, Can H, 2014. Flexural Behavior and Strength of Reinforced Concrete Beams with Multiple Transverse Openings. ACI Structural Journal, 111(2): 267-278.
5. Aykac B, Kalkan I, Aykac S, Egriboz YE, 2013. Flexural Behavior of RC Beams with Regular Square or Circular Web Openings. Engineering Structures, 56: 2165-2174.
6. Aykac S. Yilmaz MC, 2011. Behavior and Strength of RC Beams with Regular Triangular or Circular Web Openings. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 26(3): 711-718.
7. Dundar B, 2008. Düzenli Boşluklara Sahip Betonarme Kirişlerin Davranış ve Dayanımı, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi.
8. Elsanadeny HM, Al-Salloum YA, Almusallam TH, Alshenawy AO, Abbas H, 2019. Experimental and Numerical Study on FRP-Upgraded RC Beams with Large Rectangular Web Openings in Shear Zones. Construction and Building Materials, 194: 322-343.

9. Eurocode 2, 2008. Design of Concrete Structures. British Standards Institution, London.
10. Kalkan İ, 2014. Düzenli Boşluklu Betornarme Kirişlerin Düzlem İçi Eğilme Davranışları. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 29(1):155–163.
11. Mansur MA, Paramasivam P, 1984. Reinforced Concrete Beams with Small Opening in Bending and Torsion. American Concrete Institude Journal, 81(2): 180-185.
12. Mansur MA, Tan KH, Lee SL, 1985. Design Method for Reinforced Concrete Beams with Large Openings. American Concrete Institude Journal, 82(4): 517-524.
13. Mansur MA, Tan KH, Wei W, 1999. Effects of Creating an Opening in Existing Beams. ACI Structural Journal, 96(6): 899-905.
14. Mansur MA, Lee YF, Tan KH, Lee SL, 1991. Tests on RC Continuous Beams with Openings. ASCE Journal of Structural Engineering, 117(6): 1593-606.
15. Salama AE, Kassem ME, Mahmoud AA, 2018. Torsional Behavior of T-Shaped Reinforced Concrete Beams with Large Web Openings. Journal of Building Engineering, 18: 84-94.
16. Tan KH, Mansur MA, Huang LM, 1996. Reinforced Concrete T-beams with Large Web Openings in Positive and Negative Moment Regions. ACI Structural Journal, 93(3): 277-289.
17. Tan KH, Mansur MA, Wei W, 2001. Design of Reinforced Concrete Beams with Circular Openings. ACI Structural Journal, 98(3): 407-415.
18. Todeschini CE, Bianchini AC, Kesler CE, 1964. Behavior of Concrete Columns Reinforced with High Strength Steels. ACI Journal Proceedings, 61(6): 704-716.
19. TS 500, 2000. Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları. Türk Standartları Enstitüsü, 29-31.