Contribution of Slab Reinforcement to the Bending Moment of Beams with Reinforced Concrete Slabs

Öz

It is known that in the beam strength calculation of a reinforced concrete building, the slab concrete contributes to the beam in the span, but the slab reinforcement parallel to the beam is neglected at the supports. While many countries' codes suggest that these neglected reinforcement should be taken into account, there is no such statement in our national codes. It is of great importance that parallel slab reinforcements are partially/fully taken into account, as this neglect will put at risk the condition of strong column-weak beam, that is, system mechanization, which precedes hinging in beams. In this study, the contribution of slab reinforcements parallel to the beam, located within the effective table width in the beam support region, to the load carrying capacity of the beam was investigated. In this study, a total of 3 reinforced concrete beams, a fully scaled beam with a slab thickness of 10 cm and a width of 125 cm, with a beam size of 25x45 cm and two beams without slabs of the same dimensions, were produced and subjected to static three-point bending tests. As a result of this study, it is determined that almost all of the slab reinforcements within the effective table width determined in accordance with Turkish Standards-500 (2000) contribute to the moment carrying capacity as a beam reinforcement.

Anahtar Kelimeler

• T-Beams
• Negative Bending Moment
• Slab Reinforcement
• System and Floor Mechanization
• Strong Column-Weak Beam

Döşeme Donatısının Betonarme Tablalı Kirişlerin Eğilme Momentine Katkısı

Öz

Bir betonarme binanın kiriş dayanımı hesabında, açıklıkta kirişe döşeme betonunun katkı verdiği ancak, mesnetlerde kirişe paralel döşeme donatısının ihmal edildiği bilinmektedir. Birçok ülke yönetmeliklerinde, ihmal edilen bu donatıların dikkate alınması hususunda önerilerde bulunulurken, ulusal yönetmeliklerimizde böyle bir ifade bulunmamaktadır. Bu ihmalin kirişlerde mafsallaşmayı önceleyen güçlü kolon-zayıf kiriş yani sistem mekanizmalaşması koşulunu riske atacağından paralel döşeme donatılarının kısmen/tamamen hesaba katılması büyük önem arz etmektedir. Bu çalışma ile kiriş mesnet bölgesinde etkili tabla genişliği içerisinde yer alan kirişe paralel döşeme donatılarının kirişin yük taşıma kapasitesine katkısı araştırılmıştır. Bu kapsamda, tabla kalınlığı 10 cm, genişliği 125 cm olan 25x45 cm boyutunda 1/1 ölçekli bir tablalı ve aynı ebatlarda iki tablasız olmak üzere toplam 3 adet betonarme kiriş üretilerek, statik üç noktalı eğilme deneyine tabi tutulmuştur. Yapılan bu çalışma sonucunda, TS 500 (2000)’e uygunluğu belirlenen etkili tabla genişliği içerisindeki döşeme donatılarının neredeyse tamamının kiriş donatısı gibi moment taşıma kapasitesine katkı verdiği tespit edilmiştir

Anahtar Kelimeler

• Tablalı Kirişler
• Negatif Eğilme Momenti
• Döşeme Donatısı
• Sistem ve Kat Mekanizmalaşması
• Güçlü Kolon-Zayıf Kiriş

Kaynakça

1. TBDY, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği”, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara, 2018.
2. U. Ersoy, “Betonarme kiriş ve kolonların moment kapasitelerinin saptanması”, Teknik Dergi, vol. 9, no. 4, pp. 1781-1797, 1998.
3. TS 500, “Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2000.
4. ACI-318, “Building Code Requirements for Structural Concrete”, American Concrete Institute, Farmington Hills, 2019.
5. CSA-A23.3, “Design of concrete structures”, Canadian Standards Association, Canada, 2004.
6. NZS 3101.1, “Concrete structures standard - Part 1: The Design of Concrete Structures”, New Zealand Standard, New Zealand, 2006.
7. EN 1992-1-1, “Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings”, European Committee for Standardization, Brussels, 2004.
8. EN 1998-1, “Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance - Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings”, European Committee for Standardization, Brussels, 2004.

9. S. Y. M. Ma, V. V. Bertero, and E. P. Popov, “Experimental and analytical studies on the hysteretic behavior of reinforced concrete rectangular and T-beams”, Report EERC 76-2, University of California, Berkeley, 1976.
10. S. Nakata, “Tests of Reinforced Concrete Beam-Column Assemblages”, Building Research Institute Research Paper No:99, U.S.-Japan Cooperative Research Program, Japan, 1983.
11. C. W. French, and A. Boroojerdi, “Contribution of R/C floor slabs in resisting lateral loads”, Journal of Structural Engineering, vol. 115, no. 1, pp. 1-18, 1989.
12. P. C. Cheung, T. Paulay, and R. Park, “ınterior and exterior reinforced concrete beam-column joints of a prototype two-way with floor slab designed for earthquake resistance”, Report 89-2, University of Canterbury, Christchurch, 1989.
13. C. W. French, and J. P. Moehle, “Effect of Floor Slab on Behavior of Slab-Beam-Column Connections”, Design of Beam-Column Joints for Seismic Resistance, American Concrete Institute Special Publication 123, Farmington Hills, 1991.
14. S. M. Ahmed, U. Gunasekaran, and G. A. MacRae, “Effect of slab and transverse beam on R.C. beam column joint” International Conference on Earthquake Analysis and Design of Structures (EQADS 2011), December 1-3, India, 2011.
15. A. J. Durrani, and H. E. Zerbe, “Seismic resistance of R/C exterior connections with floor slab”, Journal of Structural Engineering, vol. 113, no. 8, pp. 1850-1864, 1987.
16. C. Aydemir, “Döşeme donatılarının iç aks kirişlerinin negatif moment kapasitesi üzerine etkisi”, Teknik Dergi, vol. 24, no. 1, pp. 6279-6306, 2013.
17. S. M. Ahmed, and U. Gunasekaran, “Testing and evaluation of reinforced concrete beam-column-slab joint”, Gadevinar, vol. 66, no. 1, pp. 21-36, 2014.
18. URL-1, https://yapisor.com/16585/kolon-kiris-birlesim-bolgesi, (Erişim tarihi: 05.03.2021).
19. URL-2, https://yapisor.com/11700/vibrator-kullanmamanin-yol-actigi-soruna-cozum, (Erişim tarihi: 05.03.2021).
20. A. Doğangün, A. Ural, H. Sezen, Y. Güney, and F. K. Fırat, “The 2011 Earthquake in Simav, Turkey and Seismic Damage to Reinforced Concrete Buildings”, Buildings, vol. 3, no. 1, pp. 173-190, 2013.
21. U. Ersoy, G. Özcebe, and E. Canbay,. “Betonarme Cilt 1 – Davranış ve Hesap İlkeleri”, Evrim Yayınevi (9. Basım), 2019.
22. TS 802, “Beton Karışım Tasarımı Hesap Esasları” Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2016.
23. TS 706 EN 12620+A1, “Beton Agregaları”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2009.
24. TS EN 12390-2, “Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm 2: Dayanım Deneylerinde Kullanılacak Deney Numunelerinin Hazırlanması ve Kürlenmesi”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2019.
25. TS EN 12390-3, “Beton-Sertleşmiş Beton Deneyleri-Bölüm 3: Dayanım Deneylerinde Basınç Dayanımının Tayini”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2019.
26. TS EN 206+A2, “Beton-Özellik, performans, imalat ve uygunluk”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2021.
27. TS EN ISO 6892-1, “Metalik malzemeler - Çekme deneyi - Bölüm 1: Ortam sıcaklığında deney yöntemi”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2020.
28. TS 708, “Çelik-Betonarme için-Donatı çeliği”, Türk Standardları Enstitüsü, Ankara, 2016.
29. A. Doğangün, “Betonarme Yapıların Hesap ve Tasarımı”, Birsen Yayınevi, (17. Basım), 2020