Soğukta şekil verilmiş ince cidarlı çelik malzemeden üretilen tüp kesitli (CFST) yapı elemanlarının eksenel basınç altındaki davranışı (deneysel ve analitik)

Abstract

Yapı elemanlarında yükler ve yükleme durumlarına göre farklı bölgelerde çekme ve basınç gerilmeleri oluşmaktadır. 1850’li yıllardan itibaren bu iki gerilmeyi de aynı kesitte karşılayabilecek en uygun malzemenin kompozit bir yapıya sahip olan donatılı beton olduğu görülmüştür. Fakat son yıllarda beton dolu çelik tüp (Concrete Filled Steel Tube - CFST) elemanlar üzerinde gerçekleştirilen çalışmalar yapı mühendisliği açısından önem kazanmıştır. Bu sistem normal bir yapı imalatı sırasında kalıp sistemi sökülmeden yapının hızlı bir şekilde imalatını sağlamaktadır. Çelik eleman betonu sararak etriye mantığı ile yanal genişlemesini engelleyecektir. Çelik tüp kalıp olarak kullanıldığı gibi hem boyuna hem de enine donatı görevi görecektir. İç kısımdaki beton çekirdek ise eksenel kuvvete karşı koymakla birlikte çeliğin içeri doğru burkulmasını engellemektedir. Bu çalışmada; öncelikle malzeme özelliklerinin belirlenebilmesi maksadı ile beton basınç, elastisite modülü, çelik çekme ve sürtünme deneyleri yapılmıştır. 64 adet beton dolu çelik tüp numunesi üzerinde eksenel basınç deneyleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerdeki genişlik/kalınlık (b/t) oranı, beton basınç dayanımı ve kesit geometrik şekli değişkenlerinin; eksenel taşıma kapasitesi, maksimum yük, birim kısalma, süneklik ve burkulma üzerine etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda b/t oranları 18.75, 30.00, 50.00, 100.00; beton basınç dayanımları 10, 20, 30 MPa ve kesitler dairesel, düzgün altıgen, dikdörtgen ile kare seçilmiştir. Numunelerin sonlu elemanlar programı (ABAQUS) ile analitik olarak modellenmesi yapılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuçların; yapı sektörüne çelik ve betonun birlikte kompozit olarak kullanımına ilişkin yenilikçi bir bakış açısı sağlayarak tasarım aşamasında hem ekonomik açıdan hem de mühendislik muhakemesi bakımından avantajlı bir çözüm olanağı sunması beklenmektedir.