MAKALE
BETON PREFABRİKASYON
EKİM 2012
?
SAYI : 104
11
bu çalışma deneyi yapılmamış kolon-
yuva birleşimlerinin analizinden elde
edilen sonuçların doğruluğunun hangi
limitler dahilinde olduğunun bilinmesi
açısından önemlidir.
Çalışma kapsamında, öncelikle, Canha
ve arkadaşları (2004) [5] tarafından
gerçekleştirilen, yuvalı temel kolon
bağlantısının yatay ve düşey yük-
ler altındaki davranışının incelendiği
deneysel çalışmanın sonlu eleman
modeli oluşturulmuştur. Kolon ile
yuva çeperi arasındaki davranış, iki
farklı nitelikteki beton kütlesinin bir-
birine teması sonucu yük aktarımıdır.
Bu amaçla, akademik alanda sıklıkla
kullanılan, bünyesinde beton ve yü-
zey teması elemanları da dahil olmak
üzere çok sayıda özel eleman tipini
barındıran, doğrusal olmayan sonlu
eleman analizleri yapabilen ANSYS
yazılımı kullanılmıştır [6]. Yazılımda
temas yüzeyi, beton, donatı ve yükle-
me özellikleri gibi gerekli tanımlamalar
yapıldıktan sonra doğrusal olmayan
sonlu eleman analizleri yürütülmüş ve
bu analizlerden elde edilen sonuçlar,
deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır.
Uygun analiz parametrelerinin belirlen-
mesinden sonra, uygulamada sıklıkla
kullanılan kolon ve temel boyutları baz
alınarak oluşturulan modellerin analiz-
leri yapılmıştır. Modellerin analizinden
elde edilen sonuçlar değerlendirilerek
prefabrike betonarme kolon ile yuvalı
temel bağlantısının gerilme aktarım
mekanizması yorumlanmıştır.
2.
SONLU ELEMAN MODELİ
Yuvalı temellerin sonlu eleman mo-
delleri, ANSYS eleman kütüphanesin-
deki Solid65, Targe170 ve Conta174
elemanları kullanılarak hazırlanmıştır.
Yuvalı temelin betonarme kısımlarında,
donatılı ve donatısız beton davranış
özelliklerinin tanımlanabildiği Solid65
elemanı, kolonun yuva içerisinde kalan
kısmının yüzeyinin modellenmesin-
de, yüzey temas elemanı olarak Con-
ta174, yuva dolgu betonunun kolon ile
temas ettiği yüzeyin modellenmesinde
ise hedef elemanı olarak Targe170 ele-
manı kullanılmıştır.
Bu çalışmada, sargısız betonun geril-
me birim deformasyon ilişkisinin ta-
nımlandığı Hognestad modeli kullanıl-
mıştır. Hognestad tarafından önerilen
ve yaygın olarak kullanılan malzeme
modeline ait
?
_
?
eğrisi Şekil 1-a’da
verilmiştir. Donatı çeliğinin çekme ve
basınç altındaki gerilme birim defor-
masyon eğrilerinin aynı olduğu varsa-
yılmıştır. Eksenel çekme veya basınç
altında elde edilen
?
_
?
grafiği, Şekil
1.
b’de gösterilmiştir. Bu model genel
kabul gören ve yaygın olarak kullanılan
bir modeldir. Yürütülen sonlu eleman
analizlerinde de kullanılmış olup mo-
delden de görüldüğü gibi pekleşme
dikkate alınmamıştır.
Kolondan yuvalı temel duvarına akta-
rılan gerilmenin aktarım mekanizma-
sının tespiti ile ilgili yürütülen sonlu
eleman analizlerinde, kolon üst ucuna
moment kesme kuvveti ve eksenel yük
uygulanması yapılarak yuvalı temelde
oluşan gerilme dağılımı incelenmiştir.
Kolona etkiyen düşey ve yatay yükle-
rin belirlenmesinde TS498 standardı
[7]
ve Deprem Bölgelerinde Yapılacak
Yapılar Hakkında Esaslar 2007 [8]
hükümleri dikkate alınmıştır. Kolona
derece deprem bölgesi ve Z4 zemin sı-
nıfı kabulü yapılmıştır. Taşıyıcı sistem
davranış katsayısı, deprem yüklerinin
tamamının üstteki bağlantıları mafsallı
olan kolonlar tarafından taşındığı tek
katlı binalar için R=3 olarak alınmış-
tır. Bina önem katsayısı ise bina türü
endüstri yapıları için I=1,00 olarak ta-
nımlanmıştır [8].
Kolondan yuvalı temel duvarına akta-
rılan gerilme aktarım mekanizmasının
belirlenebilmesi amacı ile yürütülen
sonlu eleman analizlerinde modellere
ait boyut ve donatıların belirlenmesinde
prefabrik yapılar için kullanılan TS9967
standardı [9] hükümleri uygulanmıştır.
Bu standarda göre yuva boyutları ko-
lon ebatlarına bağlı olarak tanımlandığı
için model boyutları kolon boyutları
etkiyen düşey yüklerin hesabında kar
yükü, çatı kaplaması yükü ve prefab-
rike betonarme yapı elemanlarının zati
ağırlıkları dikkate alınmıştır. Yatay yük-
lerin hesabı ise DBYYHY2007’ye göre
eşdeğer deprem yükü yöntemi kullanı-
larak yapılmıştır. Çalışma kapsamında
analiz edilen modellerin yüklemeleri-
nin hesaplanması için kullanılan plan
ve kesitlerden seçilen bir örnek Şekil
2’
de verilmiştir. Seçilen yapıya etkiyen
eşdeğer deprem yükünün belirlenme-
sinde öncelikle yapının toplam kütlesi
hesaplanmıştır. En gayri müsait yükle-
me koşullarının oluşması açısından 1.
a) Beton için kullanılan malzeme modeli
b) Çelik için kullanılan malzeme modeli
Şekil 1.
Sonlu eleman modelinde kullanılan malzeme modelleri