Three dimensional analysis of reinforced concrete frames using rigid diaphragm model with beams and columns in a cracked state

Kirişlerde ve kolonlarda oluşan çatlamalar göz önünde bulundurularak betonarme çerçevelerin rijit diyafram modeli ile üç boyutlu analizi

Abstract

In this study, a computer program has been developed using rigid diaphragm model for the three dimensional analysis of reinforced concrete frames with beams and columns in cracked state. ACI, CEB and probability-based effective stiffness models are used for the effective moment of inertia of the cracked members. In the analysis, shear deformations are taken into account and reduced shear stiffness is considered by using effective shear modulus models available in the literature. The results of the computer program have been compared with the experimental results of the lateral deflection and found to be in good agreement. Finally a parametric study is carried out on a four story three dimensional reinforced concrete frame subjected to external loads to observe the variations in lateral deflection considering beams and columns in uncracked and cracked states. In the analysis the fexural stiffness reductions of beams and columns with respect to the applied load have also been obtained by the present computer program.

Özet

Bu çalışmada kiriş ve kolon elemanlarda oluşan çatlamalar göz önünde bulundurularak betonarme çerçevelerin rijit diyafram modeli ile üç boyutlu analizine yönelik analitik bir yöntem geliştirilmiş ve bu yönteme dayalı olarak bir bilgisayar programı oluşturulmuştur. Betonarme yapıya etkiyen yatay ve düşey yüklerden dolayı kiriş ve kolon elemanlarının çatlaması halinde etkili atalet momentlerinin hesabında ACI, CEB ve olasılığa dayalı etkili rijitlik modelleri kullanılmıştır. Analizde kayma deformasyonlarının etkisi de göz önünde bulundurulmuş olup etkili kayma modüllerinin hesabında literatürde mevcut olan değişik yöntemler kullanılmıştır. Geliştirilen bilgisayar programı aracılığı ile ilk etapta deneysel çalışması yapılmış yatay ve düşey yükler etkisi altındaki iki katlı bir betonarme çerçeve örneği çözümlenmiş ve elde edilen sonuçların deneysel sonuçlarla karşılaştırılmasından oldukça uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Son olarak dört katlı bir betonarme çerçeve örneği geliştirilen bilgisayar program aracılığı ile analiz edilmiş ve düğüm noktalarında elde edilen yatay deplasmanlarla, katların relatif yatay ötelemelerinin lineer analiz sonuçlarına göre büyük bir değişim gösterdiği görülmüştür. Çalışma kapsamında ayrıca betonarme yapıya uygulanan yüklere bağlı olarak özellikle tasarımda proje mühendisleri için önemli olabilecek, elemanlardaki çatlamaların oluşum sırası ve elemanların eğilme rijitliğinde oluşan değişimler de elde edilmiştir.