Yalın ve lifli polimer sargılı betonarme kirişlerde eğilme davranışının sonlu eleman modellemesi

Abstract

Betonarme yapı ve yapı elemanları, kullanım süreleri boyunca çevresel faktörler, uygun olmayan kullanım, deprem etkisi gibi çeşitli yük etkilerine maruz kalırlar. Düşük malzeme dayanımı ve kalitesi yapının taşıma gücünü azaltan en önemli faktördür ve diğer etkenlerle birlikte değerlendirildiğinde yapı ve yapı elemanlarında hasar oluşumunun en önemli nedenidir. Bu nedenle yapıların performansının hasar düzeylerine göre belirlenmesi ve uygulanacak onarım/güçlendirme yöntemine karar verilebilmesi için mevcut malzemelerin kalitesinin belirlenmesi ile birlikte bir ön tasarım çalışması yapılması gerekmektedir. Çalışmanın en önemli adımlarından birisi, yapının tamamının ya da belirli bir bölümünün sayısal modelinin hazırlanması işlemidir. Hassas bir sayısal model oluşturmak için malzemelere ait bünyesel bağıntılar ile elemanların bireysel davranışının gerçekçi bir şekilde tanımlanması gerekmektedir. Bu çalışmada sonlu elemanlar modelinin deneysel sonuçlara olan uygunluğu araştırılmıştır. Bu amaçla yazarların daha önce deneysel çalışmalarını gerçekleştirdikleri yalın ve güçlendirilmiş betonarme kirişler ile literatürde betonarme kirişler için yapılan deneysel çalışmaların modellemesi sonlu elemanlar yöntemi ile yapılarak elde edilen sonuçlar deneylerden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Araştırmacılar, daha önce yığma duvarların sayısal modellenmesinde kullandıkları elasto-plastik hasar teorisi yaklaşımını betonarme kirişler için geliştirerek uyarlamışlardır. Çalışmada LUSAS sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak iki adet yalın ve üç adet Lifli Polimer (LP) sargılı kirişlerin eğilme altındaki davranışları başarı ile modellenmiştir.

Reinforced concrete structures and structural elements are subjected to various load effects during their lifetime, such as environmental factors, improper handling, earthquake effects. Low material strength and low quality are the most important factors that reduce the load carrying capacity and when evaluated together with other factors, it is the most important cause of damage to the structures and structural elements. Therefore, in order to determine the performance of the structures according to the damage levels and decide on the repair / strengthening method to be applied, a preliminary design study has to be done with determining the quality of the existing materials. One of the most important steps of this work is to prepare the numerical model of a complete structure or a specific part of the structure. In order to develop a precise numerical model, it is necessary to define the behavior of the elements with the constitutive relations of the materials realistically. In this study, the numerical models of the reinforced concrete beams which authors had already performed the experiments and reinforced concrete beams subjected to experimental loads in the literature are modelled and the results are presented. Researchers adopted the approach of elasto-plastic damage theory for reinforced concrete beams previously used in the numerical modeling of masonry walls. In this study, the flexural behavior of two unreinforced and three Fiber-reinforced polymer (FRP) strengthened beams with using LUSAS finite element software successfully modeled.