Eksenel yüklü betonarme kolonların yüksek sıcaklık etkisindeki davranışlarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Betonarme yapılar asıl olarak kullanım yüklerini ve sismik hareketlerin neden olduğu yanal kuvvetleri taşımak için tasarlanmakla birlikte, yangın gibi olaylar nedeniyle ortaya çıkan yüksek sıcaklığın bu yapıların güvenliğini önemli ölçüde etkileyebilecek tehlike olarak dikkate alınması gerektiği açıktır. Betonarme elemanların yüksek sıcaklık etkisi altında yapısal performansı ve yük taşıma kapasiteleri önemli ölçüde azalabilmekte ve kısmi veya toptan göçme durumu oluşabilmektedir. Bu nedenle, bu tez çalışmasında bir taşıyıcı eleman olarak eksenel yüklü betonarme kolonların yüksek sıcaklık etkisindeki davranışları incelenmektedir. ISO 834 standart yangın eğrisini bilgisayar kontrol sistemi sayesinde otomatik olarak uygulayabilen özel bir elektrikli fırın ve soğutma sisteminin kullanıldığı çalışmada betonarme kolon elemanlara sabit eksenel yük altındayken yüksek sıcaklık etkisi de verilmiştir. Belirlenen sıcaklık değerine ve ısıtma süresine ulaşıldığında, deney senaryosu gereği suyla soğuma ya da kendiliğinden soğuma uygulaması sonunda sabit olarak bekletilmekte olan yük artırılarak kolonun eksenel yük taşıma kapasitesi belirlenmiştir. Çalışmanın ana parametreleri beton dayanımı, ısıtma süresi ve soğutma tipidir. Böylece, yüksek sıcaklık sonrası kolon numunelerin rijitlik ve taşıma kapasitelerinin değişimi incelenmiştir. Betonarme kolon numuneler ayrıca Abaqus programı kullanılarak deneysel sonuçların ışığında sayısal olarak da modellenmiş ve analiz edilmiştir. Gerçekleştirilen deneysel çalışmalardan, ısıtma süresi arttıkça eksenel yük taşıma kapasitesindeki azalmanın da arttığı, 120 dakikalık yüksek sıcaklık uygulanan numunelerin kendiliğinden soğuyanında %9.5 kapasite azalması meydana gelirken, suyla soğutulan kolonda bu oran %35 olarak belirlenmiştir. Bu durum, yangına maruz binaya suyla müdahale sırasında ısıl şoktan dolayı özellikle düşey taşıyıcılarda oluşacak kapasite düşüşünün göz önünde bulundurulması gerektiğini göstermiştir.