İki eksenli eğilme ve eksenel kuvvet altındaki betonarme çubukların optimal tasarımı
Optimal design of reinforced concrete bars under biaxial bending and axial force
Yazar: AYŞEGÜL SÜMEYYE DALGIÇ
Danışman: DOÇ. DR. HAKAN ÖZBAŞARAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kolon = Reinforced concrete column ; Doğrusal olmayan optimizasyon = Non-linear optimization ; Geometri optimizasyonu = Geometry optimisiation ; Parametre optimizasyonu = Parameter optimization ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization ; Yapı optimizasyonu = Structural optimization ; Çok kriterli optimizasyon = Multi criteria optimization ; Şekil optimizasyonu = Shape optimization

Özet:
En yaygın kullanılan yapı malzemesi olan beton, temel olarak çimento, su ve agregadan oluşmaktadır. Taze karıştırılmış beton plastik formdadır ve prizden önce kalıplara dökülerek herhangi bir şekil verilebilir. Ancak bu işlenebilirlik özelliği elverişsiz bir mekanik özellikle birlikte gelir; betonda kuvvet anizotropisi vardır. Betonun çekme dayanımı, basınç dayanımının yaklaşık %10'u kadardır; üstelik yönetmeliklerin çoğunda çekme dayanımı sıfır alınmıştır. Kolonlar, önemli miktarda basınç yükü taşıyan yapısal elemanlardır (makul bir alt gerilme sınırı, betonun nominal basınç dayanımının %10'udur). Birbirine bağlı elemanlardan aktarılan yük eksantrikliği ve iç kuvvetlere bağlı olarak kolonlar, eksenel basınca ek olarak tek eksenli veya çift eksenli eğilme altında olabilir. Bu, kolon kesitlerinden bazılarının hem basma hem de çekme gerilmelerine maruz kalmasına neden olabilir; bu, yalnızca betondan yapılmış bir eleman için açıkça uygun bir koşul değildir. Bu nedenle, betonarme (RC) kesitler, betonun çekme gerilmelerine dayanabilecek bileşenlerle (çoğunlukla çelik çubuklarla ancak mutlaka çelik çubuk olması şart değil) takviye edilmesiyle tasarlanır. Bir betonarme kolonun tasarım süreci, kesit geometrisini ve donatı çubuğu konfigürasyonunu (bar sayısı ve konumları) tanımlayarak başlar. Yinelemeli bir işlemden sonra, seçilen kesit geometrisi ve donatı çubuğu konfigürasyonu için toplam donatı alanı bulunur. Bu çalışma, metasezgisel optimizasyona dayalı alternatif bir betonarme kolon tasarım prosedürünün performansını değerlendirmek için birkaç sayısal örnek sunmaktadır.

Abstract:
Concrete, which is the most widely used construction material, is mainly composed of cement, water, and aggregate. The freshly mixed concrete is in a plastic form and any shape can be given to it by casting in molds before setting. However, this workability feature comes with an unfavorable mechanical property; it has strength anisotropy. The tensile strength of concrete is about 10% of its compressive strength; moreover, it is taken zero in most of the codes. Columns are structural members that carry a significant amount of compressive load (a reasonable lower stress limit is 10% of the nominal compressive strength of the concrete). Depending on the load eccentricity and internal forces transferred from connected members, columns can be under uniaxial or biaxial bending in addition to compression. This may cause some of the column cross-sections to experience both compression and tension stresses, which is obviously not a favorable condition for a member solely made of concrete. Therefore, reinforced concrete (RC) sections are designed by reinforcing the concrete with components that can resist tensile stresses (mostly but not necessarily steel bars). The design process of a RC column begins by defining the section geometry and reinforcement bar configuration (bar number and positions). After an iterative process, the total reinforcement area for the selected section geometry and reinforcement bar configuration is found. This study presents a few numerical examples to evaluate the performance of an alternative RC column design procedure based on optimization with metaheuristics.