Experimental Investigation of Behavior of Beams with Large Circular Opening Under Bending


Qaderi A., Ben Saoud M., Eren V., Gündoğay A., Yaman S., Kabaş H.

Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, vol.12, no.2, pp.155-165, 2022 (Peer-Reviewed Journal)

Abstract

It is preferred in reinforced concrete buildings nowadays from the structural and serviceability point of view to hide the service pipes and cables like telephone lines, computer networks, etc. under the suspended ceilings or raised floors. However, the installation of those services in the existing buildings leads in real life to an opening in structural elements especially beams without the knowledge of the structural engineers. These openings which may be in all shapes circular, rectangular, or square, can weaken the structural elements significantly. The effect of change the number and the location of these openings in the horizontal direction of the reinforced concrete beams on behavior is investigated in this study. For this reason, nine reinforced concrete beams are constructed and tested by performing a four-point bending experiment. One of these beams is beam without gaps as reference. The other beams have circular openings with different numbers and locations. The test results clearly show that the load-carrying capacity, deflection, and energy assumption of the specimen decreased significantly as the number of openings increased and the location of the openings approached the support.

Günümüzde betonarme binalarda hem ihtiyaç hem de estetik açısından su tesisatı, telefon hattı, bilgisayar ağı, vb. hizmetlerin döşemelerin altından geçirilerek asma tavan ile kapatılması tercih edilmektedir. Ancak bu tesisat borularının geçirilmesi taşıyıcı sistem elemanlarının beton dökümü sonrasında gerçekleştirilmektedir. Bu yüzden uygulamada bazen bu borular estetik kaygılarla uygulama mühendislerinin de haberi olmadan kiriş elemanlarda boşluk açılarak oluşturulmaktadır. Dikdörtgen, kare veya daire şeklinde olabilen bu boşluklar taşıyıcı elemanlarda önemli ölçüde zayıflamalara yol açmaktadır. Bu çalışmada betonarme kiriş gövdesinde bırakılan boşluk adedinin ve yatay doğrultudaki konum değişiminin kiriş davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu amaçla dokuz adet betonarme kiriş numunesi üretilmiş ve dört noktalı eğilme testine maruz bırakılarak deneyleri yapılmıştır. Bu kirişlerden bir adedi boşluksuz referans numunedir. Diğer tüm numunelerde dairesel boşluk bırakılmış ve kiriş üzerindeki boşluk adedi ve konumu değiştirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan boşluk adedi arttıkça ve boşluğun yeri mesnete yaklaştıkça numune yük taşıma kapasitesinin, yerdeğiştirme yeteneğinin ve enerji tüketme kapasitesinin önemli mertebelerde azaldığı görülmüştür.