Kesme Etkin Betonarme Elemanların Doğrusal Olmayan Kafes Kiriş Analojisi ile Modellenmesi

Yıl 2019, Cilt: 10 Sayı: 3, 1177 - 1186, 29.09.2019

Sadık Can Girgin

https://doi.org/10.24012/dumf.587804

Cited By: 1

Öz

Betonarme
elemanların çevrimsel ya da tek doğrultudaki yüklemeler altındaki davranışını
yansıtabilecek sayısal modellerin oluşturulması, yapı mühendisliğinde
güncelliğini korumaktadır. Depremler sırasında betonarme binalarda gözlenen
hasarların kesme, kesme-eğilme etkileşimi gibi etkilere bağlı olduğu
belirlenmiştir. Bu çalışma kapsamında, kesme etkilerini doğrudan dikkate
alabilen doğrusal olmayan kafes kiriş analojisi yaklaşımının, kesme etkin
(kritik) betonarme elemanların sayısal modellenmesinde uygulamaları
gerçekleştirilmiştir. Kafes kiriş modelinde doğrusal olmayan kafes elemanlar
yatay ve düşey doğrultudaki beton ve donatı alanlarını; diyagonal doğrultuda
ise sadece beton alanlarını tanımlamaktadır. Diyagonal çubuklarda betonun
basınç dayanımına diğer doğrultuda gelişen çekme dayanımının etkileri de
dikkate alınmaktadır. Ayrıca donatılı beton çubuklarda çekme güçlenmesi, donatı
bulunmayan elemanlarda ise çekme dayanımı azalımı ilişkileri tanımlanmıştır. Kafes
kiriş modelleri, farklı araştırmacılar tarafından gerçekleştirilmiş, kesme
donatıları yetersiz plak şeridi testi ile kolon-kiriş birleşimi testlerinin
sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Plak şeridi için oluşturulan sayısal
modellerde eleman boyut etkisi ile diyagonal çubuğun yatayla yaptığı açı
değişimi incelenmiştir. Enine donatısı bulunmayan kolon-kiriş birleşimi
modelinde ise, birleşim için kafes kiriş modeli, diğer elemanlar için kesit
hücresi (lif) yayılı plastisite modeli uygulanmıştır. Sayısal modelleri,
deneysel çalışma ile karşılaştırıldığında, dayanım, başlangıç rijitliği ve
dayanım azalması bakımından yeterli yaklaşıklıkla davranışı yansıttığı
belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

kafes kiriş analojisi, betonarme plak, kesme etkin, kolon-kiriş birleşimi

Teşekkür

Bu çalışmada plak şeridinin modellenmesi kapsamındaki sayısal modelleme çalışmaları, yazarın burslu olduğu TÜBİTAK 2219 yurtdışı burs programı kapsamında California Üniversitesi Berkeley’de gerçekleştirilmiştir. Yazar, değerli görüşleri ve önerileri için Dr. Marios Panagiotou’ya teşekkürlerini sunmaktadır.

Kaynakça

• ACI Committee, & International Organization for Standardization. (2008). Building code requirements for structural concrete (ACI 318-08) and commentary. American Concrete Institute.
• Bedirhanoglu, I., Ilki, A., Pujol, S. and Kumbasar, N. (2010). Behavior of deficient joints with plain bars and low-strength concrete, ACI Structural Journal, 107(3), 300-310.
• Bowers, J.T. (2014). Nonlinear cyclic truss model for beam-column joints of non-ductile RC frames. M.Sc. thesis, Virginia Polytechnic and State University.
• Ceresa, P., Petrini, L., Pinho, R., & Sousa, R. (2009). A fibre flexure–shear model for seismic analysis of RC‐framed structures. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 38(5), 565-586.
• Cervenka, V., Cervenka, J., & Kadlec, L. (2018). Model uncertainties in numerical simulations of reinforced concrete structures. Structural Concrete, 19(6), 2004-2016.Collins, M. P., Bentz, E. C.., Quach,P. T., and Proestos, G. T. (2015). The challenge of predicting the shear strength of very thick slabs, Concrete International, 123(5), 624-633.
• Girgin, S. C. (2019). Effect of Modeling Beam-Column Joints on Performance Assessment of Columns in Non-Ductile RC Frames. Teknik Dergi, 31(6).Kim, J. H., and Mander, J. B. (1999). Truss modeling of reinforced concrete shear – flexure behaviour, MCEER Report 99-0005, University at Buffalo, State University of New York.
• Lee, D. H., and Elnashai, A. S. (2001). Seismic analysis of RC bridge columns with flexure-shear interaction, Journal of Structural Engineering, 127(5), 546:553.
• Lu, Y. and Panagiotou, M. (2014). Three-dimensional cyclic beam-truss model for non-planar reinforced concrete walls, Journal of Structural Engineering, 140(3).
• Maekawa, K., Pimanmas, A., and Okamura H. (2003). Nonlinear mechanics of reinforced concrete.New York, NY: Spon Press. 721 pp.
• Miki, T., and Niwa, J. (2004). Nonlinear analysis of RC structural members using 3D lattice model, Journal of Advanced Concrete Technology, 2(3), 343-358.
• Mısır, İ. S. (2011). Betonarme yapıların deprem davranışının iyileştirilmesinde çimento şerbeti emdirilmiş lifli beton (SIFCON) kullanımı (Doktora tezi, DEÜ Fen Bilimleri Enstitüsü).
• Misir, I. S., & Kahraman, S., (2013). Strengthening of non-seismically detailed reinforced concrete beam–column joints using SIFCON blocks, Sadhana, 38(1), 69-88.
• Moharrami M., Koutromanos I., Panagiotou M., Girgin S.C. (2015). Analysis of shear-dominated RC columns using the nonlinear truss analogy, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 44(5), 677-694.
• Mostafaei, H., and Vecchio, F. J. (2008). Uniaxial shear-flexure model for reinforced concrete elements, Journal of Structural Engineering, 134(9), 1538-1547.
• Panagiotou, M., Restrepo, J. I., Schoettler, M., and Kim, G., (2012). Nonlinear cyclic truss model for reinforced concrete walls, ACI Structural Journal, 109(2), 205-214.
• Pantelides, C.P., Hansen, J., Nadauld, J. and Reaveley, L.D., Assessment of reinforced concrete building exterior joints with substandard details. PEER report, 2002.
• Stevens, N. J., Uzumeri, S. M., Collins, M. P., and Will, T. G. (1991). Constitutive model for reinforced concrete finite element analysis, ACI Structural Journal, 99 (10), 2109-2122.
• Şeker, M., & Bedirhaoğlu, İ. (2019). Düşük dayanımlı betona sahip betonarme kısa kolonların kesme etkileri altında davranışlarının incelenmesi. DÜMF Mühendislik Dergisi, 10(1), 385-395.
• To, N., Sritharan, S., and Ingham, J. (2009). Strut-and-tie nonlinear cyclic analysis of concrete frames. Journal of Structural Engineering., 135:10(1259), 1259-1268.
• Vecchio, F. G. and Collins, M.P. (1986). The modified compression field theory for reinforced concrete elements subjected to shear, Journal of the American Concrete Institute, 83(2), 219-231.
• Xu,S., and Zhang, J. (2011). Hysteretic shear–flexure interaction model of reinforced concrete columns for seismic response assessment of bridges, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 40:315-337.