Betonarme elemanların strut-and-tie modellemesiyle analizi ve yüksek kiriş örneği

Günümüzde, araştırmacılar ve pratikteki uygulayıcılar eğilme, kesme veya burulma yüklerine maruz çatlamış betonarme kirişlerin tasarımı için, kafes kiriş modelinin rasyonel ve uygun kurallara sahip olduğunu düşünmektedirler. Kafes kiriş modelleri, çatlamış betonarme elemanlardaki kuvvet akımının daha iyi bir biçimde anlaşılmasını sağlamaktadır. Kafes kiriş modellemesinin genelleştirilmiş ve yapının her parçasına uygulanabilen şekli ise, "strut-and-tie modeli" olarak anılmaktadır. Bu metot, betonarme kirişlerin tasarımı için, plastisitenin alt sınır teoremini kullanmaktadır. Beton ve donatı sırasıyla, basınç çubukları ve çekme çubukları olarak modellenip birbirlerine sürtünmesiz mafsallarla bağlı oldukları için "kafes kiriş modellemesi" adını almıştır. Standart kafes kiriş modeline dayanan bir tasarım, bir yapıda sadece belirli bölgeleri içine almaktadır. Bu çalışmada, kafes kiriş modellemesinin genelleştirilmiş bir şekli olan ve yapının her parçasına uygulanabilen strut-and-tie /kafes sistem modeli tanıtılacak ve modelin yüksek kirişlere uygulaması gösterilecektir. Çalışmada ayrıca, yüksek kirişlerin bu modele ve TS500 (1984)'e göre çözümleri karşılaştırılacaktır.

Analysis of reinforced concrete members using strut-and-tie model and example of a deep beam

Today, some researchers and practicers consider that truss models as a rational approach to investigate cracked reinforced concrete beams subjected to bending, shear and torsion. But design only based on standart truss models are not rational in all regions of a structure. Truss models provide to understand more clearly of load flow in cracked reinforced, concrete members. Generilased version of truss modelling and may be applied in all parts of a structure and this kind of modelling is called "strut-and-tie model". In this work, principles of this approach briefly explained first and then a solved deep beam problem is given. This model uses lower bound theorem of plasticity for design of reinforced concrete beams. This model is called truss model to concrete and reinforcement are modelled as compression and tension bars, respectively and tied nonfriction hinges. By means of this solved problem, results of strut and tie model and TS500 (1984) approach are compared.

___

Adebar, P. and Zhou, Z., (1993), "Bearing Strength of Compressive Struts Confined By Plain Concrete". ACI Structural Journal, Volume: 90, No: 5, Page: 534-541.
Al-Nahlawi, K.A. and Wight, J.K., (1992), "Beam Analysis Using Concrete Tensile Strength in Truss Models", ACI Structural Journal, Volume: 89, No: 27, Page:284-289.
CEB-FIP Model Code 1990, (1993), Thomas Telford Services, Ltd., London for Comite Euro-International du Beton, 437 pp. Lausanne,.
Celep, Z., Kumbasar, N., (1998),"Betonarme Yapılar",888 s., Sema Matbaacılık Istanbul.
Cook, W. D., Mitchell, D., (1998), "Studies of Disturbed Regions Near Discontinuities in Reinforced Concrete Members". ACI Structural Journal, Volume: 85, No: 2, Page: 206-216
Gündüz, A., (1978), "Betonarme", 454 s., Matbaa Teknisyenleri Basımevi, İstanbul.
Kaltakcı, M.Y., Yavuz, G., (1999), "Betonarme Yapı Elemanlarının Kafes Sistem-Strut-and-Tie Modeli ile Analizi ve Modelin Betonarme Kısa Konsollara Uygulanması". DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt:l, Sayı:3, Sayfa 59-80.
MacGregor, J.G., (1997), "Reinforced Concrete Mechanics and Design", Prentice- Hall International Inc., New Jersey.
Özden K, (1992), "Betonarme ve Öngerilmeli Betonda Davranış ve Hesap Modelleri", 147 s., İ.T.Ü., İstanbul.
Schlaich, J., Schafer, K.; Jennewein, M., (1987), 'Toward a Consistent Design of Structural Concrete". PCI Journal, Volume: 32, No: 3, Page: 74-150.
Chlaich, M., Anagnastou, G., (1990), "Stress Fields for Nodes of Strut-afıd-Tie Models". Journal of Structural Engineering, Volume: 116, No:l, Page: 13-23.
Schlaich, J., Schafer, K., (1991), "Design and Detailing of Structural Concrete using Strut-and-Tie Models". Structural Engineer, Volume: 69, No:6, Page:113-125.
TS500 (1984), Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, Ankara.
Yavuz, G., (1998), "Betonarme Yapı Elemanlarının Kafes Sistem/ Strut-and-tie Modeli ile Analizi", Yüksek Lisans Semineri, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 74 s.
Yavuz G., (1999), Betonarme Kısa Konsolların Davranışlarının Deneysel Olarak ve Kafes Sistem/Strut-and-Tie Modellemesiyle İncelenmesi, Yüksek Lisans tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 162 s.
Yun, Y.M., (1996), "Strength of Struts and Nodes in Strut-Tie Models". Journal of Structural Engineering, Volume: 122, No: 1, Page: 20-29.