Çatlamalar ve ikinci mertebe etkiler göz önünde bulundurularak betonarme çerçevelerin üç boyutlu analizi

Bu çalışmada kiriş ve kolon elemanlarda oluşan çatlamalar göz önünde bulundurularak betonarme çerçevelerin üç boyutlu analizi için iteratif yönteme dayalı bir bilgisayar programı geliştirilmiştir. Analizde, eğilme momentleri ve eksenel kuvvetlerin birbirlerinin rijitliklerini etkilemeleri ve düğüm noktalarının yükleme esasına göre değişmesi nedeniyle oluşan ikinci mertebe etkiler de göz önünde bulundurulmuştur. Betonarme yapıya etkiyen yatay ve düşey yüklerden dolayı kiriş ve kolon elemanlarının çatlaması halinde etkili atalet momenti değerleri olasılığa dayalı etkili rijitlik modeli ile elde edilmiştir. Geliştirilen bilgisayar programı aracılığı ile ilk etapta deneysel çalışması yapılmış yatay ve düşey yükler etkisi altındaki iki katlı bir betonarme çerçeve örneği çözümlenmiş ve elde edilen düğüm deplasmanlarının deneysel sonuçlarla karşılaştırılmasından uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca elemanların etkili atalet momentlerinin yatay yükün artmasına bağlı olarak nasıl bir değişim gösterdiği de görülmeye çalışılmıştır. Son olarak yatay ve düşey yükler etkisi altındaki dört katlı bir betonarme çerçeve örneği geliştirilen bilgisayar programı aracılığı ile çözümlenmiş ve elde edilen sonuçlar irdelenmeye çalışılmıştır.

Three dimensional analysis of reinforced concrete structures considering the cracking and second order effect

In the present study, a computer program based on an iterative procedure has been developed for the three dimensional analysis of reinforced concrete frames with cracked beam and column elements. In the analysis the geometric nonlinearity (second order effect) due to the interaction of axial force and bending moment and the displacements of joints are also taken into account. Probability-based effective stiffness model is used for the effective flexural stiffness of a cracked member The fexural stiffness reductions of beams and columns with respect to the applied load can also be obtained by the present computer program. The results of the computer program have been compared with the experimental results of the lateral deflection. Finally, a parametric study is carried out on a four story three dimensional reinforced concrete building subjected to external loads to observe the variations in lateral deformations considering beams and columns in uncracked and cracked states.

___

1. Ingraffea,A.R. and Gerstle,W., “Non-linear fracture models for discrete crack propagation”, In Applications of Fracture Mechanics to Cementitious Composites, Shah SP. (ed.), The Hague, The Netherlands:Martinus-Nijhoff: 171-209, 1985.
2. Shuraim,A.B., “Lateral stiffness of plane reinforced concrete frames, Computers & Structures”, 64(1) 771-782, 1997.
3. Chun-Man Chan, Neil,C. Mickleborough Feng Ning, “Analysis of Cracking Effects On Tall Reinforced Concrete Buildings”, Journal of Structural Engineering, Vol. 126, No. 9, 995-1003, 2000.
4. El-Metwally,S.E. and Chen,W.F., “Nonlinear Behavior of R/C Frames”, Computers & Structures, 32(6) 1203-1209, 1998.
5. Soliman,M.T.M. and C.W.,Yu, “The flexural stress-strain relationships of concrete confined by rectangular transverse reinforcement”, Mag. Concrete Res., 19,223-238, 1967.
6. Ghali,A. and Neville,A.M., Structural Analysis, Second Edition, Chapman and Hill, 1978.
7. Vecchio,F.J. and Emara,M.B., “Shear deformations in reinforced concrete frames”, ACI Struct J., 89(1) 46-56, 1992.
8. ACI-318-95, Building code requirements for reinforced concrete (ACI 318-95), Michigan, 1995.
9. Chen,W.F., “Plasticity in reinforced concrete”, McGraw-Hill, New York, 1992.