Yüksek Dayanımlı Betonla Üretilmiş Kirişlerde Plastik Mafsal Boyunun Belirlenmesi

Abstract

ÖzDepremler 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. AbstractDuring 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 o...

Determination of Plastic Hinge Length for RC Beams Designed with Different Failure Modes under Static Load

“…For CDP two main failure mechanisms are tensile cracking and compressive crushing of the concrete [20]. The detail of the calculation of damage variable in compression and tension for this study can be found in [21]. The regular truss element in ABAQUS was employed for modeling of reinforcing bars.…”