Betonarme kolonlarda kuşatma etkisi için sonlu eleman modeli
finite element model for confinement in reinforced concrete columns
Yazar: FATİH SÖYLEMEZ
Danışman: DOÇ. DR. ORHUN KÖKSAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Özellikle Türkiye gibi mevcut yapı stoğunun değerlendirilmesi ve güçlendirilmesinde etkinbir şekilde kullanılan performansa dayalı tasarım yöntemlerinin kullanımındaki hızlı gelişme,betonarme elemanların eğilme davranışlarının basit ve gerçekçi bir şekilde modellenmesineduyulan ihtiyacı arttırmıştır. Literatürde mevcut deneylerin bir kısmını temel alarak türetilenampirik modellerde (Kent ve Park 1971, Sheikh ve Üzümeri, 1983, Mander vd. 1988, vb.)kuşatma basıncının hesaplanmasında kullanılan pek çok genelleştirici varsayımbulunmaktadır. Bu konu üzerine yapılan çalışmalarda kullanılan yaklaşımların yetersiz kaldığıdurumların bulunması ve genel bir modelin önerilememesindeki başlıca neden, yanaldonatıların çekirdek betona uyguladıkları kuşatma basıncının hesaplanmasında kullanılanvarsayımların gerçekten uzak kalmasıdır.Bu çalışmada, betonarme kolonların, eksenel yük etkisindeki davranışlarında, yanaldonatıların beton çekirdek üzerine uyguladıkları kuşatma etkisi araştırılmıştır.Günümüz betonarme yönetmeliklerinde, kolonlar için halihazırda kuşatma basıncıhesaplarında kullanılacak bir bağıntı bulunmadığından literatürde önerilmiş bazı analitikyöntemlerin kullanılması kaçınılmaz olmaktadır. Bunun sonucunda ise güvenli taraftakalabilmek adına gereğinden fazla donatı kullanımı maliyeti artırabileceği gibi yanaldonatının hatalı kullanımı veya seçimi sonucunda oluşabilecek durumların araştırılması uygunolacaktır.Bu tez kapsamında; çekirdek beton etrafındaki donatı etkisi bir yay sistemiyle tanımlanmayaçalışılmış, boyuna donatı yüzdesi, boyuna donatı sayısı ile çapı, etriye aralıkları, betonmukavemeti gibi parametreler göz önüne alınarak, öncelikle kuşatma basıncı ve yay katsayısıolmak üzere tüm değerlerdeki değişimlerin kolonların gerçek davranışına uygun olupolmadığı araştırılmıştır (kolon düktilitesinin değişimi incelenmemiştir).LUSAS programında Sonlu Elemanlar yöntemiyle 3D olarak modellenen kolonlarda,izotropik hasar modeli kullanılarak, doğrusal olmayan analiz yapılmış ve yukarıda bahsedilenparametrelerin değişimleri incelenmiştir. Taşıma gücünü doğru olarak hesaplamada en önemlikriter olan kuşatma basıncının belirlenmesinde, bu parametrelerin değişimlerinin dikkatealınması gerekliliği vurgulanmıştır.Anahtar kelimeler: Kuşatılmış betonarme kolonlar, kuşatma etkisi, kuşatma basıncı, yanaldonatı, doğrusal olmayan analiz, sonlu elemanlar yöntemi.

Abstract:
Necessity of easy and realistic modelling of the behaviour of reinforced concrete columns inbending has increased by the rapid development in performance based design methods whichare important for evaluation of existing buildings. There are a lot of assumptions to calculateconfinement pressure in emprical models (Kent and Park 1971, Sheikh and Uzumeri, 1983,Mander et al. 1988, etc.) which are based on existing experiments.Although lateral confinement in reinforced concrete components has been observed before bymany researchers, there are some indefinite issues of fact and a general model can not beoffered because the assumptions in calculation of the confinement pressure applied by lateralreinforcements are not realistic.Confinement that lateral reinforcement applies to the core concrete in reinforced concretecolumns under axial load has been searched in this thesis.Because of not having a formula to calculate the confinement pressure in present reinforcedconcrete regulations using proposed analytical methods in literature is a necessity. In thisconsequences, superfluous reinforcement used for safety may cause an increase in cost, and itwould be convenient to search situations like incorrect usage or selection of lateralreinforcement.In this study, lateral confinement around the core concrete has modelled with a spring systemand some parameters like volumetric ratio of longitudinal reinforcement, number anddiameter of longitudinal reinforcement, space between lateral reinforcements and concretestrength studied to find if the changes in lateral confinement pressure and spring coefficientare suitable with realistic column behaviour (change in column ductility is neglected).3D column models were analysed with LUSAS that uses finite elements method andalteration of parameters mentioned above have been studied by nonlinear analysis with anisotropic damage model. It is emphasized that the changes in these parameters are veryimportant for computing lateral confinement pressure which is a key variable to determine themaximum load carried by columns.Keywords: Reinforced concrete columns, lateral confinement, confinement pressure, lateralreinforcement, nonlinear analysis, finite elements method.