Nonlinear analysis of cracked reinforced concrete

Abstract

Beton elemanların davranışını ve mukavemetini etkileyen karmaşık etkenler, geleneksel doğrusal elastik analiz tekniklerinin kullanılmasında ciddi engeller teşkil etmektedir.Buna rağmen, doğrusal olmayan sonlu elemanlar metodunda ve doğrusal olmayan malzeme özelliklerinin modellenmesinde kaydedilen son gelişmeler, karmaşık doğrusal durumları inceleyen bilgisayar modellerinin geliştirilmelerini sağlamıştır. Bu çalışmada betonarme kirişlerin analizi için bir sonlu elemanlar metodu sunulmuştur. Kirişler iki boyutlu birer yapı elemanı olarak idealize edilmiş, statik yükleme durumundaki global davranışları vurgulanmıştır. Malzeme davranışının modellenmesinde doğrusal olmayan elastisite esas alınmıştır. Analizde dikkate alınan doğrusal olmayan malzeme etkileri, agrega kilitlenme mekanizmasını içeren çekme çatlağı, betonun iki eksenli basınç tepkisi ve donatının akmasıdır. Beton çatlamasının modellenmesinde `smeared` yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşımda Gambarova ve Karakoç tarafından verilen formülasyondan yararlanılmıştır. Çalışmada yapılan analiz daha önceki araştırmalarda elde edilen deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.

The complex factors which influence the behavior and strength of concrete components pose serious obstacles to the use of traditional linear elastic analysis techniques. However, recent developments in the application of nonlinear finite element methods and in modelling nonlinear materials properties have allowed the development of a computer model to analyze effectively complex linear situations. In this study, a finite element procedure is presented for the analysis of reinforced concrete beams. The beams are idealized as a two dimensional structure, with emphasis on their global behavior under static load conditions. Constitutive models of material behavior are based on nonlinear elasticity. The main material nonlinear effects accounted for in the analysis are the tensile cracking including aggregate interlock mechanism, the biaxial compressive response of concrete and the yielding of steel reinforcement. A smeared approach is used in the representation of concrete cracking in which constitutive relations given by Gambarova and Karakoç are used. Analysis performed in this study are compared with experimental results obtained by previous researchers.