YUSUF SÜMER

5027

Yüksek Dayanımlı Betonla Üretilmiş Kirişlerde Plastik Mafsal Boyunun Belirlenmesi

Depremler sırasında betonarme yapılar elastik olmayan deformasyonlar yaparak yapıya gelen enerjiyi sönümlerler. Yapılarda bulunan eğilme elemanlarında oluşan plastik deformasyonlar plastik mafsal bölgesi olarak adlandırılan küçük bir bölgede oluşur ve bu bölge elemanın yük taşıma ve deformasyon kapasitesi için kritik öneme sahiptir. Statik itme (Pushover) yöntemi mevcut yapıların değerlendirilmesinde kullanılan doğrusal olmayan bir analiz yöntemidir. Bu yöntemde elemanların plastik mafsal özelliklerinin doğru tanımlanması çok önemlidir. Yapı elemanlarında oluşan plastik mafsal, yapı elemanlarının boyut ve malzeme özellikleriyle yakından ilgilidir. Plastik mafsal uzunluğunun belirlenmesinde günümüze kadar birçok deneysel çalışmalar yapılmış fakat eleman boyutlarının büyüklüğü, deneysel imkânların yetersizliği ve yapı elemanlarının kompozit malzeme özellikleri sebebiyle sınırlı bilgi edinilebilmiştir. Bu çalışmada sonlu elemanlar modeli kurularak ABAQUS yazılımı yardımıyla plastik mafsal boyu belirlenmeye çalışılmıştır. Literatürden elde edilen deneysel çalışmalar sonlu elemanlar modeliyle yük-deplasman ve şekil değiştirme kapasiteleri ile doğrulanmıştır. Plastik mafsal boyunun belirlenmesi için kiriş boyutları kiriş davranışını değiştirecek şekilde kısa, orta ve narin olarak değiştirilmiş, kiriş malzemesi de yüksek dayanımlı betona uygun olarak C50, C60 ve C80 olarak belirlenmiştir. Kirişlerde oluşan yenilme çatlakları ve donatı akma uzunlukları analiz edilerek her bir kiriş için plastik mafsal boyu belirlenmiştir.

Determining Plastic Hinge Length of High Strength RC Beams

During earthquake concrete structures dissipate energy by deforming inelastically. The plastic deformation localized in a small zone namely the plastic hinge zone is critical for flexural members as it governs the load carrying and deformation capacities of the member. Pushover analysis, one method of nonlinear static analysis, is generally used in the assessment of existing buildings. In pushover analysis nonlinear hinge properties of each member should be addressed. The formation of a plastic hinge in structural member depends on the structural member properties such as dimension. Due to the high non-linearity occurs in plastic hinge zone and restrictions by the time and cost especially in large tests, very limited knowledge has been obtained from the laboratory tests up to date. Moreover, past studies showed that none of the existing empirical models is adequate for prediction of plastic hinge length. This study tries to investigate the problem numerically using Nonlinear Finite Element Modeling (FEM) approach by employing software package ABAQUS. To achieve this, a numerical model is generated and verified with existing experimental studies obtained from the literature. Parametric studies are performed to investigate the plastic hinge length in terms of material properties concrete and dimensions of the member. High strength concrete is selected to be as C50, C60 and C80 and dimension of the beams are determined as deep, intermediate and slender. With the calibrated FEM model, the extent of concrete crushing zone and rebar yielding zone are examined to define the plastic hinge length of the member.
PDF

___

  • [1] Fenwick, R.C., Thom, C.W., Shear deformation in reinforced concrete beams subjected to inelastic cyclic loading. Research Report No: 279, Department of Civil Engineering, University of Auckland, 1982.
  • [2] Corley, G.W., Rotation capacity of reinforced concrete beams. ASCE J Struct Div. 1966; 121:146-92.
  • [3] Mattock, A.H., Discussion of rotational capacity of reinforced concrete beams by W. D. G. Corley. ASCE J Struct Div. 1967; 519:522-93.
  • [4] Priestley, M.J.N. and Park, R., Strength and ductility of concrete bridge columns under seismic loading. ACI Struct J. 1987; 61:76-84.
  • [5] Panagiotakos, T.B. and Fardis, M.N., Deformations of reinforced concrete members at yielding and ultimate. ACI Struct J. 2001; 135:48-98.
  • [6] Federal Emergency Management Agency. FEMA 356 Prestandart and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings. Washington DC, 2000.
  • [7] Park, R. and Paulay, T., Reinforced Concrete Structures. John Wiley & Sons, New York, 1975.
  • [8] Beeby, A.W., Ductility in reinforced concrete: why is it needed and how is it achieved. Structural Engineer. 1997; 311:318-75 (18).
  • [9] American Concrete Institute. Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI 318- 14, ACI, Detroit, MI, 2014.
  • [10] Wight, J.K., Macgregor JG. Reinforced Concrete Mechanics and Design, 5th Edition, 2012.
  • [11]Lopes, S.M.R. and Bernardo, L.F.A., Plastic rotation capacity of high-srength concrete beams. Materials and Structures. 2003; 22-31 (36).
  • [12] Mendis, P., Plastic Hinge Length of Normal and high Strength concrete in Flexure. Advances of Structural Engineering, 2001; vol.4, no:4.
  • [13] Potisuk, T., Higgins, C.C., Miller, T.H., and Yim, S,C., Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Beams with Corrosion Subjected to Shear. Advances in Civil Engineering, vol. 2011, Article ID 706803, doi:10.1155/2011/706803, 2011. Agcakoca, E., Aktas, M., The Impact of the HMCFRP Ratio on the Strengthening of Steel Composite I-Beams. Mathematical Problems in Engineering, vol. 2012, Article ID 183906, doi:10.1155/2012/183906, 2012.
  • [14] Arduini, M., Nanni, A., Behavior of precracked RC beams strengthened with carbon FRP sheets. ASCE, Journal of Composites for Construction 1997; 63-70-1 (2).
  • [15] Coronado, A.C. and Lopez, M.M., Sensitivity analysis of reinforced concrete beams strengthened with FRP laminates. Cement and Concrete Composites 2006; 102:114-28 (1).
  • [16] CEB-FIP MC90. Comite Euro-International du Beton, CEB-FIP Model Code 1990, Bulletin D'Information, No: 215, Lausanne, 1993.
  • [17] ABAQUS. Theory Manual, Version 6.13, Hibbit, Karlsson & Sorensen, Inc., Pawtucket, Rhode Island, USA.
  • [18] KAMALI, A.Z., Shear strength of reinforced concrete beams subjected to blast loading. Master of Science Thesis, Stockholm, Sweden, 2012.
  • [19] Sinha, B.P., Gerstle, K.H., Tulin, L.G., Stress- strain relations for concrete under cyclic loading. ACI Journal 1964; 195:211-61.
  • [20] Aktas, M. and Earls, C.J., Minor axis momentthrust response behavior in steel I-shaped members. Journal of Structural EngineeringASCE 2006; 1079:1086-132.
  • [21] Arduini, M.D.T. and Nanni, A., Brittle failure in FRP plate and sheet bonded beams. ACI Structural Journal 1997; 363:370-94 (4).
  • [22] Sharif, A., Al-Sulaimani, G.J., Basunbul, I.A., Baluch, M.H., Ghaleb, B.N., Strengthening of initially loaded reinforced concrete beams using FRP plates. Struct J (ACI) 1994; 160:166-91 (2).
  • [23] Mains, R.M., Measurement of the distribution of tensile and bond stresses along reinforcing bars. Journal of the American Concrete Institute, Proceedings 1951; 225:252-48 (3)
ACADEMIC PLATFORM-JOURNAL OF ENGINEERING AND SCIENCE-Cover
  • ISSN: 2147-4575
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Akademik Perspektif Derneği
Arşiv
Sayıdaki Diğer Makaleler

Kesikli (Kısmi) Aerobik, Hibrit ve Anaerobik Arıtma Yöntemlerinin Atık Yönetiminde Kullanılması

Pınar TOPTAS, ALİYE SUNA ERSES YAY

İndüksiyon Eşlenikli Argon Plazmasında Akış Debisi ve Bobin Lokasyonunun Sistem Çalışma Parametrelerine Etkisi İle İlgili Simülasyonlar

Erdal BOZKURT, T. Yaşar KATIRCIOĞLU, A. Tuğhan BALKAN

Yüksek Dayanımlı Betonla Üretilmiş Kirişlerde Plastik Mafsal Boyunun Belirlenmesi

YUSUF SÜMER

Amberlit XAD-4 Polimerinin Biyosorbent Katkı Malzemesi Badem Kabuğu Kullanılarak Sulu Çözeltiden Cd Giderilmesi

İBRAHİM TEĞİN, Selma AKDENİZ

Trafik Yoğunluk Harita Görüntülerinin Görüntü İşleme Yöntemleriyle İşlenmesi

G. Çiğdem ÇAVDAROĞLU

Soya Bitkisindeki Glutatyon Redüktaz Aktivitesi ve mRNA Seviyesinin Kuraklık Stresinde Salisilik Asit ile Değişimleri

ESEN TAŞĞIN, Hayrunnisa NADAROĞLU, AHMET ADIGÜZEL, M. Özkan BALTACI, Zeynep SÖNMEZ