Önüretimli beton kiriş-kolon bağlantıları için yapısal çelik elemanların kullanıldığı alternatif bağlantıların geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışma, önüretimli beton yapı endüstrisinde kullanılmak üzere, moment aktarabilen ve çelik profil elemanların kullanıldığı alternatif hibrit kiriş-kolon bağlantı detaylarının geliştirilmesini içermektedir. Bu amaçla, on dört adet hibrit önüretimli beton kiriş-kolon bağlantı numunesi ile iki adet birdöküm (monolitik) beton kiriş-kolon bağlantı numunesi depremi benzeştiren tersinir tekrarlı yükleme altında test edilmiştir. Test sonuçları analiz edilerek deney elemanlarının dayanım, rijitlik, enerji sönümleme kapasitesi ve süneklik özellikleri irdelenmiştir. Kiriş elemanları içerisinde bırakılan bağlantı aparatlarının ankraj edilme yöntemi, bağlantı çubuklarında kullanılan öngerme miktarı ve kiriş elemanı içerisindeki donatının düzenlenme şekli gibi parametrelerin bağlantı bölgesinin davranışını ne şekilde etkilediği belirlenmiştir. Deneysel çalışmalara ek olarak, önerilen bağlantı detaylarının kullanıldığı önüretimli beton yapı sistemlerinin yatay yük etkisi altındaki performansları analitik olarak da incelenmiştir. Bu kapsamda, üç ve beş katlı düzlemsel betonarme çerçevelerin sonlu elemanlar modelleri hazırlanmış ve modeller üzerinde doğrusal olmayan statik itme (pushover) analizleri yapılmıştır. Tamamlanmış olan deneysel ve analitik çalışmalar, önerilen hibrit önüretimli kiriş-kolon bağlantı yönteminin birdöküm kiriş-kolon bağlantılarına özdeş performans gösterme potansiyelini ortaya çıkarmıştır.

Hybrid beam-column connection details to be used in precast concrete moment-resisting frames were developed in this study. Experimental part of the study included testing of fourteen precast concrete beam-column connection specimens utilizing the proposed hybrid connections and two monolithic beam-column connection specimens under reversed cyclic loading. Strength, stiffness, energy dissipation capacity and ductility characteristics of the specimens were examined by evaluating the test results. The effect of various parameters including the geometry of steel connection components, amount of bolt pretension to be used at the connection region, method of anchoring the connection components in beam elements, and the detailing of beam reinforcement near the connection region on the behavior of the beam-column connection region was investigated. After producing useful experimental evidence, further analytical studies were conducted in an attempt to study the behavior of typical precast concrete structural systems made of moment-resisting frames under lateral load effects. Within this context, finite element models of three- and five-story planar frames were prepared and lateral nonlinear static pushover analyses were conducted on these models. The experimental and analytical studies revealed that the proposed hybrid precast concrete beam-column connection details offer the potential of providing a performance comparable to their monolithic counterparts.