Betonarme elemanlarda donatı burkulmasının kafes kiriş analojisi ile sayısal modellenmesi

Deprem kuşağında yer alan bölgelerdeki betonarme yapılar, sismik performans hedeflerini sağlamak üzere tasarlanır. Betonarme elemanların uç bölgelerinde, boyuna donatılarda burkulmaya bağlı yanal şekil değiştirmeler gelişebilir. Betonarme yapıların performansa dayalı değerlendirilmesi doğrusal olmayan davranış üzerinde donatı burkulma etkilerini hesaba katan analitik modellere dayalı olmalıdır. Bu çalışmada, literatürde yer alan doğrusal olmayan kafes modelleme yaklaşımı donatı burkulmasından etkilenen betonarme elemanlar için genişletilmiştir. Doğrusal olmayan kafes kiriş modeli basınç etkisi altında diyagonal elemanlarda çift eksenli etkileri, yatay ve düşey beton elemanlarda ise çekme güçlenmesini dikkate almaktadır. Donatıları temsil eden kafes elemanlar, elastik olmayan burkulma ve kopmayı açık şekilde hesaba katan tek eksenli bir malzeme modeli ile tanımlanmıştır. Sunulan çalışmada, modelleme yaklaşımı bir betonarme kiriş testi sonuçları ile doğrulanmış ve sonlu eleman boyut değişiminin modeldeki etkileri araştırılmıştır. Sayısal model moment-ötelenme oranı ilişkisindeki dayanım azalmasını deney sonuçlarıyla uyumlu olarak hesaplamıştır.

Numerical modeling of rebar buckling in reinforced concrete members using truss analogy

Reinforced concrete (RC) structures in earthquake prone regions are designed to achieve the seismic performance objectives. In end regions of RC members, longitudinal reinforcing bars may develop buckling due to high compressive strains under reversed cyclic loadings. The performance based assessment for RC structures should rely on analytical models which can account for the effect of rebar buckling on the nonlinear response. This study extends a previously proposed nonlinear truss modeling approach for modeling RC elements whose response is affected by rebar buckling. Nonlinear truss model includes diagonal truss elements accounting for biaxial effects in compression and tension stiffening for concrete elements in the horizontal and vertical directions. The truss elements representing reinforcing steel are provided with a uniaxial material model which can explicitly account for inelastic buckling and fracture of rebars. The modeling approach is validated with experimental test results on one RC beam considering mesh size effects on the response. Numerical model computed strength degradation in moment-drift ratio response of the beam in accordance with the experimental results.

___

  • Moehle J. Seismic Design of Reinforced Concrete Buildings. New York, USA, McGraw Hill Professional 2014.
  • Monti G, Nuti C. “Nonlinear behaviour of reinforcing bars including buckling”. Journal of Structural Engineering, 118 (12), 3268-3284, 1992.
  • Gomes A., Appleton J. “Nonlinear cyclic stress-strain relationship of reinforcing bar including buckling”. Engineering Structures, 19(10), 822-826, 1997.
  • Rodriguez ME, Botero, JC, Villa J. “Cyclic stress-strain behavior of reinforcing steel including effect of buckling”. Journal of Structural Engineering, 125(6), 605-612, 1999.
  • Zong Z, Kunnath S, Monti G. “Simulation of reinforcing bar buckling in circular reinforced concrete columns”. ACI Structural Journal, 110(4), 607-616, 2013.
  • Massone LM, Lopez EE. “Modeling of reinforcement global buckling in RC elements”. Engineering Structures,59, 484-494, 2014.
  • Feng Y, Kowalsky MJ, Nau JM. “Finite-element method to predict reinforcing bar buckling in RC structures”. Journal of Structural Engineering, 141(5), 04014147 (1-12), 2015.
  • Kashani MM, Lowes NL, Crewe AJ, Alexander NA. “Nonlinear fibre element modelling of RC bridge piers considering inelastic buckling of reinforcement”. Engineering Structures, 116, 163-177, 2016.
  • Kim SE, Koutromanos I. “Constitutive model for reinforcing steel under cyclic loading”. Journal of Structural Engineering, 142(12), 04016133, 2016.
  • Dodd LL, Restrepo-Posada JI. “Model for predicting cyclic behavior of reinforcing steel”. ASCE Journal of Structural Engineering, 121(3), 433-445, 1995.
  • Kim, JH, Mander JB. “Truss Modeling of Reinforced Concrete Shear-Flexure Behavior”. University at Buffalo, State University of New York, USA, MCEER Report 99-0005, 1999.
  • Miki T, Niwa J. “Nonlinear analysis of RC structural members using 3D lattice model”. Journal of Advanced Concrete Technology, 2(3), 343-358, 2004.
  • Park H, Eom T. “Truss model for nonlinear analysis of RC members subject to cyclic loading”. Journal of Structural Engineering, 133(10), 1351-1363. 2007.
  • Panagiotou M, Restrepo JI, Schoettler M, Kim G. “Nonlinear cyclic truss model for reinforced concrete walls”. ACI Structural Journal, 109(2), 205-214, 2012.
  • Lu Y, Panagiotou M. “Three-dimensional cyclic beam-truss model for non-planar reinforced concrete walls”. Journal of Structural Engineering, 140(3), 04013071 (1-11), 2014.
  • Moharrami M, Koutromanos I, Panagiotou M, Girgin SC. “Analysis of shear-dominated RC columns using the nonlinear truss analogy”. Earthquake Engineering Structural Dynamics, 44(5), 677-694, 2015.
  • Lu Yuan, Marios Panagiotou, Ioannis Koutromanos. “Three-Dimensional Beam-Truss Model for Reinforced-Concrete Walls and Slabs Subjected to Cyclic Static or Dynamic Loading” Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, No. UCB/ PEER, 18, 2014.
  • Zhao J, Sritharan S. “Modeling of strain penetration effects in fiber-based analysis of reinforced concrete structures”. ACI Structural Journal, 96(1), 29-39, 2007.
  • Girgin SC, Koutromanos I, Moharrami M. “Numerical simulation of reinforced concrete members with reinforcing bar buckling”. 12th International Congress on Advances on Civil Engineering, Istanbul, Turkey, 21-23 September 2016.
  • Dhakal RP, Maekawa K. “Reinforcement stability and fracture of cover concrete in reinforced concrete members”. Journal of Structural Engineering, 128(10), 1253-1262, 2002.
  • Stevens NJ, Uzumeri SM, Collins MP, Will TG. “Constitutive model for reinforced concrete finite element analysis”. ACI Structural Journal, 88(1), 49-59, 1991.
  • Vecchio FG, Collins MP. “The modified compression field theory for reinforced concrete elements subjected to shear”. Journal of the American Concrete Institute, 83(2), 219-231, 1986.
  • Visnjic T, Antonellis G, Panagiotou M and Moehle JP. “Large reinforced concrete special moment frames under simulated seismic loading”. ACI Structural Journal, 113(3), 469-480, 2016.
  • McKenna F, Fenves GL, Scott MH, Jeremic B. “Open System for Earthquake Engineering Simulation”. http://opensees.berkeley.edu, (2015).
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-7009
  • Başlangıç: 1995
  • Yayıncı: PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Kükürt dioksit analizi için West-Gaeke ve hidrojen peroksit yöntemlerinin uygulanabilirliğinin araştırılması

Sibel ÇUKURLUOĞLU, Elif Gözde TEMÜR

İklim değişikliğinin bitki yetiştiriciliğine etkisi: model bitkiler ile Türkiye durumu

Fulya AYDIN, Hasan SARPTAŞ

Çaybağı ve Palu formasyonu akarsu yataklarının jeokimyasına ait ilk bulgular (Elazığ’ın Doğusu, Türkiye)

Dicle Bal Akkoca, İsmail YILDIRIM, Mehmet Ali ERTÜRK

Geri dönüştürülmüş polietilenin tehlikeli atık yakma tesisi uçucu küllerinin depolanabilirliği üzerine etkisi: Yeni bir kompozit malzemeye doğru

Mahmut Kemal KORUCU, Rıdvan YAMANOĞLU, Erdem KARAKULAK, Taner YILMAZ, Nevin Gamze KARSLI YILMAZ

Yapıların plastik enerji dengesine göre sismik tasarımı

Onur MERTER, Taner UÇAR

Terzili-Yerköy-Yozgat Cu yatağı ve çevresinde yetişen Euphorbia cyparissias bitkisinin biyojeokimyasal olarak incelenmesi, Türkiye

Güllü KIRAT

Yatay deşarj edilen soğuk-yoğun atıksuların bazı deşarj parametrelerinin belirlenmesi

Naim SEZGİN

Osmangazi Köprüsüne etkiyen rüzgâr yüklerinin sayısal modelleme ile incelenmesi

Ahmet Ozan ÇELİK, Volkan KİRİÇÇİ

Kapak altı batmış akım mansabında meydana gelen oyulmaların sayısal simülasyonu

Mehmet Cihan AYDIN, Çimen KARADUMAN

Determination of stable isotope characteristics and natural radioactivity in drinking waters in Sandıklı basin (Afyonkarahisar-Turkey)

Fatma AKSEVER, Ayşen DAVRAZ, Remzi KARAGÜZEL