Kompozit yapılarda geçici desteklerin eğilme momenti diyagramları üzerindeki etkisi

Giriş

İki prekast kirişin yerinde dökme döşeme ve diyafram ile birleştirilmesi sırasında ara mesnet üzerindeki eğilme momentinin neden hızla arttığı sorgulanabilir. Beklenen davranış, eğilme momentinin ara mesnet üzerinde betonun sünmesi nedeniyle zamanla oluşmasıydı; ancak prekast kirişler ile yerinde dökme parçaların kompozit hale getirilmesinin hemen ardından değil. Bu sorunu daha ayrıntılı ele alalım ve geçici desteklerin çeşitli düzenlemelerini ile bunların iç kuvvetlerin dağılımına etkisini inceleyelim.

Yapı tanımı

Sürekli kirişin mesnetindeki yüksek eğilme momentinin oluşumunu açıklamak amacıyla, IDEA StatiCa Beam ve midas Civil yazılımlarında iki durum analiz edilmiştir. Yerinde dökme betonarme döşeme ve mesnet diyaframı ile kompozit oluşturan iki prekast kirişi ele alalım. Beton sınıfı, kompozit kesit her iki parçası için de aynıdır: C45/55. Kesit şekilleri aşağıdaki gibidir:

Kompozit kesit:

Mesnet diyaframı:

Statik şema zamanla değişmektedir. Her durum için farklı mesnet düzenlemeleri göz önünde bulundurulmuştur. Ancak inşaat süreci aynıdır. Prekast kiriş üretimi, depolama sahası, prekast kirişlerin şantiyedeki geçici destekler üzerine montajı ve ardından yerinde dökme döşeme ve diyafram ile kompozit hale getirilmesi. Her iki durumda da nihai desteklerin konumu aynıdır; yük geçmişi de aynıdır.

Her iki durum için yük geçmişi:

Durum A için inşaat aşamaları (döşeme dökümü sırasında geçici destekler):

Durum B için inşaat aşamaları (döşeme dökümü sırasında ek geçici destek olmaksızın):

midas Civil & IDEA StatiCa Beam karşılaştırması

Karşılaştırma sırasında, her iki durum için belirli inşaat aşamalarındaki mesnet ve açıklık ortasındaki eğilme momentlerine odaklandık.

Durum A

İnşaat aşaması 3: 

Geçici destekler üzerinde mesnetlenen prekast kiriş, sünme ve rötre dahil olmak üzere öz ağırlık ve betonarme döşemenin yaş betonuna maruz kalmaktadır. 

Eğilme momenti diyagramı – IDEA StatiCa Beam

Eğilme momenti diyagramı – midas Civil

İnşaat aşaması 4: 

Prekast kirişler döşeme ile kompozit hale getirilmiş olup kompozit kesit yalnızca öz ağırlığa karşı koyar; nihai mesnet aşaması, sünme ve rötre dahil.

Eğilme momenti diyagramı – IDEA StatiCa Beam

Eğilme momenti diyagramı – midas Civil

İnşaat aşaması 6: 

100 yıl sonraki yapı, sünme ve rötre dahil olmak üzere yalnızca öz ağırlığa maruz kalmaktadır.

Eğilme momenti diyagramı – IDEA StatiCa Beam

Eğilme momenti diyagramı – midas Civil

Durum B

İnşaat aşaması 3: 

Prekast kiriş nihai destekler üzerinde mesnetlenmiş olup sünme ve rötre dahil olmak üzere öz ağırlık ve betonarme döşemenin yaş betonuna maruz kalmaktadır. 

Eğilme momenti diyagramı – IDEA StatiCa Beam

Eğilme momenti diyagramı – midas Civil

İnşaat aşaması 4: 

Prekast kirişler döşeme ile kompozit hale getirilmiş olup kompozit kesit yalnızca öz ağırlığa karşı koyar; nihai mesnet aşaması, sünme ve rötre dahil.

Eğilme momenti diyagramı – IDEA StatiCa Beam

Eğilme momenti diyagramı – midas Civil

İnşaat aşaması 6: 

100 yıl sonraki yapı, sünme ve rötre dahil olmak üzere yalnızca öz ağırlığa maruz kalmaktadır.

Eğilme momenti diyagramı – IDEA StatiCa Beam

Eğilme momenti diyagramı – midas Civil

IDEA StatiCa Beam ve midas Civil'den elde edilen çıktılar bir tabloda düzenli biçimde sunulmuştur:

Sonuç

Yukarıdaki tablo, farklı yazılımlardan elde edilen sonuçların az çok aynı olduğunu göstermektedir. Sonuçlardaki sapmalar, midas Civil'de yapının kompozit hale getirilmesinden önce ve sonra nominal boyut yüksekliği h₀'ın birbirinden ayırt edilmemesinden kaynaklanmaktadır. 

Kullanıcının, prekast beton kirişlerin betonarme yerinde dökme döşeme ile kompozit hale getirilmesinden önce veya sonraki aşamaya karşılık gelen kesit parametrelerini, kesitin her bir parçası için ayrı ayrı belirtmesi gerekmektedir. Oysa IDEA StatiCa Beam'de kompozit öncesi aşama dikkate alınmakta; yani kuruyan kesitin çevresi, prekast kirişin tüm kesitinin çevresine karşılık gelmekte ve kompozit sonrasında ise prekast kirişin kuruyan kısmının çevresi, prekast kiriş ile yerinde dökme döşeme arasındaki inşaat derzinin uzunluğu kadar azaltılmaktadır. Orta (nihai) mesnet üzerindeki eğilme momentinin hızla artması, seçilen geçici destek düzenlemesine bağlıdır. İnşaat aşamalarının etkilerini ortadan kaldıran geçici destekler sayesinde, yapının tam iskele yöntemiyle inşa edilmesi durumuna yakın eğilme momenti diyagramları elde edilmektedir.

Ara geçici desteğin göz önünde bulundurulmadığı Durum B'de, statik şemanın birkaç kez değişmesi ve farklı moment diyagramları nedeniyle inşaat aşamalarının olumsuz etkisi gözlemlenebilmektedir.

Bu çalışmanın amacı, IDEA StatiCa Beam ve midas Civil tarafından sağlanan sonuçların doğruluğunu doğrulamaktır. Her iki bağımsız yazılımda da yapının aynı davranışı teyit edildiğinden, IDEA StatiCa Beam'deki sonuçların doğru olduğu beyan edilebilir.

Ekli İndirmeler

• Composite beams - comparison with midas Civil.zip (ZİP, 9,1 MB)