Prefabrike betonarme yapılarda moment aktaran birleşimlerin incelenmesi

Abstract

Prefabrike betonarme yapıların birleşim noktalan konusunda yapılan analitik ve deneysel araştırmalara günümüzde de halen devam edilmektedir. Prefabrike betonarme çerçevelerin statik çözüm sonuçlarının, yapının gerçek davranışına daha yakın olabilmesi için, birleşim noktalarındaki elastik dönme redörünün belirlenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, prefabrike betonarme endüstri yapılarında yeni uygulanmaya başlanan bir bulonlu kolon-kiriş bileşiminin elastik dönme redörü analitik olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, daha önce aynı birleşim için yapılan deneysel ve analitik çalışmaların sonuçlan ile karşılaştırılarak tartışılmıştır. Bundan başka bu çalışmada, birleşim bölgesinin gerilme dağılımları da elde edilmiştir. Prefabrike çerçeve sistemin birleşim noktası elastik birleşimli, mafsallı birleşimli ve sürekli (rijit) şekilde tanımlanarak, her durum için statik çözümler yapılmış, elde edilen kesit tesirleri ve deplasmanlar karşılaştırılarak elastik birleşimin etkisi belirlenmiştir. Birleşimin elastik dönme redörünün hesabı ve birleşim bölgesinin gerilme dağılımlarının belirlenmesi için bir hesap modeli oluşturulmuştur. Hesap modelindeki betonarme yapı elemanları düzlem levha sonlu elemanlarla, çelik bulonlar düzlem çubuk elemanlarla temsil edilerek elde edilen sistem sonlu elemanlar yöntemi ile çözülmüştür. Sistem hesap modeli için gerekli olan, birleşim keskindeki basınç (temas) bölgesi uzunluğu başlangıçta bilinmediğinden, bir ardışık yaklaşım yolu ile belirlenmektedir. Bu şekilde elde edilen sistem hesap modelinde yük artımı uygulanarak birleşim kesitindeki rölatif dönme miktarı (0) ile eğilme momenti (M) değerleri hesaplanmış ve birleşimin elastik dönme redörü Re değeri belirlenmiştir. Sistemde elastik birleşimin uygulanmasıyla, statik çözüm sonuçlarının (kesit tesirleri ve deplasmanlar) önemli oranda değiştiği görülmüştür. Gerilme dağılımlarından yararlanarak, birleşim bölgesindeki donatı düzeninin daha uygun bir biçimde yapılabilmesine olanak sağlanmıştır.

Analytical and experimental researches on connections of precast reinforced concrete structures are still being carried out. Elastic rotation module of connections has to be determined so that the results obtained from structural analysis of precast reinforced concrete frames can be close to those of real behaviour of the structure. In this study, elastic rotation module of a recently used bolted column beam connection in reinforced concrete prefabricated industrial buildings has been computed analytically. The results obtained have been compared with the results of emprical and analytical studies of the same connection, which have been conducted previously. Additionally, stress distributions of connections have been determined. Connections of precast frame system have been defined as elastic connection, hinged connection and continuous (rigid) connection and structural system has been analysed for each case. Effect of elastic connection has been emphasized by comparing the internal forces and displacements. A computational model has been formed for calculation of elastic rotation module of connection and for determination of stress distributions in connection regions. By representing reinforced concrete structural elements as plane plate finite elements and steel bolts as plane bar elements, the structural system has been analysed with the aid of finite elements method. Since compression (contact) zone length in connection section, which is needed for system computational model, is not known at the beginning an iterative approach has been conducted. Hence, by applying load increment for the computational model, relative rotation (9) and bending moment (M) values in connection region have been calculated and elastic rotation module (Re) of the connection has been determined. It has been realized that structural analysis results (internal forces and displacements) significantly change in accordance with application of elastic connection concept in the structural system. By utilizing stress distributions, a more appropriate reinforcement arrangement for the connection region has been enabled.