Experimental investigation and 3D cyclic finite element simulation of R/C exterior beam-column joints retrofitted with CFRP composite materials
CFRP kompozit malzemeler ile güçlendirilmiş betonarme dış kolon-kiriş birleşimlerinin deneysel incelemesi ve 3 boyutlu tekrarlı sonlu elemanlar simülasyonu
- Tez No: 270455
- Danışmanlar: DOÇ. CEM YALÇIN, YRD. DOÇ. SAMİ AND KILIÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 207
Özet
Bu çalışma, 1970 öncesinde, sadece düşey yüklere göre tasarlanmış ve depreme karşıyetersiz donatı detayına sahip mevcut betonarme kolon-kiriş birleşim bölgelerinin karbonfiber polimer güçlendirme tekniği ile iyileştirmesini amaçlamaktadır. Araştırma hedefineulaşmak için, tam ölçekli deneysel ve nümerik çalışma yürütülmüştür. Deneysel araştırma,sabit kolon eksenel ve deprem hareketini simüle eden, tekrarlı yatay yüklere maruz kalmış,?T? şeklindeki kolon-kiriş birleşim bölgelerinin, inşaa edildiği haliyle, karbon fiberpolimer ile güçlendirilmiş ve tamir edildikten sonra karbon fiber polimer ile güçlendirilmişhalde olmak üzere toplam oniki adet numunenin testini içermektedir. Nümerik çalışma,benzer yük ve sınır şartları altında, inşaa edilmiş haliyle ve karbon fiber polimer ilegüçlendirilmiş haliyle oluşturulmuş betonarme kolon-kiriş birleşim bölgelerinin, LS-Dynaaçık dinamik yazılım programı kullanılarak yapılmış, üç boyutlu sonlu elemanlarsimulasyonlarından oluşmaktadır. Sonlu elemanlar analizleri, betonda çatlama, agregaetkileşimine bağlı kesme kuvveti transferi, üç eksenli gerilme, karbon fiber polimerinortotropik özellikli kompleks davranışı, beton ve karbon fiber polimerin çekme ve basınçdayanım farklılıkları, beton ezilmesi ve karbon fiber polimerin yırtılması etkilerini dikkatealmaktadır.Deneysel çalışmada, inşa edilmiş halindeki kolon-kiriş birleşim bölgelerininnumuneleri, birleşim bölgesinde kesme kuvvetinden kaynaklanan aşırı hasar ve/veya kirişalt boyuna donatısının sıyrılması sebebiyle göçmüştür. Buna bağlı olarak üç farklı karbonfiber polimer ile güçlendirme tasarısı geliştirlmiştir. Birleşim bölgesindeki hasar ve kiriş altboyuna donatısındaki sıyrılma, karbon fiber polimer güçlendirme tasarımları vasıtasıylaönemli ölçüde kontrol altına alınmıştır.Sonlu elemanlar simülasyonu ile elde edilmiş sonuçlar deneysel bulgularladoğrulanmıştır. Bu simülasyonlar, davranışı daha iyi anlamayı sağlamış ve üç boyutlubetonarme kolon-kiriş birleşimlerinin, tekrarlı yüklere verdiği tepkiyi tahmin etmede, açıksonlu elemanlar metodunun uygun bir araç olduğunu kanıtlamıştır.
Özet (Çeviri)
The research presented attempts to develop carbon fiber reinforced polymer (CFRP)retrofitting techniques for improving existing reinforced concrete (R/C) beam-columnjoints designed for gravity loads only including common pre-1970?s seismically deficientsteel reinforcement details. Full-scale experimental as well as numerical investigations areconducted to achieve the objectives of the research. The experimental study consisted oftesting of twelve T-shaped beam-column joints including as-built, CFRP retrofitted andrepaired and then CFRP retrofitted under constant column axial load and cyclic lateralloading reversals simulating an earthquake motion. The numerical investigation involved3-D finite element (FE) simulations of as-built and CFRP retrofitted reinforced concretebeam-column joints under the similar loading and boundary conditions using explicitdynamic software, LS-Dyna. Effects of concrete cracking, shear transfer due to aggregateinterlocking, three axial state of stress, complex behavior due to orthotropic property of theCFRP, asymmetric stress-strain relationships for tensile and compressive deformations ofconcrete and CFRP materials, concrete crushing, and CFRP rapture are included in the FEanalyses.In the experimental study, as-built beam-column joint specimens failed due toexcessive shear damage at the joint core and/or slippage of the shortly embedded beambottom longitudinal reinforcement. Accordingly, three different CFRP retrofitting schemeswere developed. The damage at the joint core and the slippage of shortly embedded beampositive reinforcement was substantially controlled due to the developed CFRP retrofitting.Finite Element (FE) simulation results were verified with the experimental findings.This provided additional understanding on the behavior and also proved that the explicitFE could be used as a tool for predicting the response of 3-D R/C beam-column jointsunder cyclic loadings.
Benzer Tezler
- Seismic performance of tunnel in liquefiable soil
Sıvılaşabilen zemin tüneli sismik performansı
MOHSEN FATHIEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- Kısa alın levhalı kiriş-kolon birleşimlerinin çevrimsel tekrarlı yükler altında davranışlarının incelenmesi ve deprem etkileri altında yapısal davranışa katkılarının araştırılması
The study of the behavior of header end-plate beam-to-column connections under cyclic loads and the investigation of their contributions to structural behavior under seismic effects
ADEM KARASU
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Çelik çerçeve sistemlerde doğrusal olmayan davranışın analitik ve deneysel olarak incelenmesi
Analytical and experimental investigation of non-linearity occured in steel frames
ORHAN YAPICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH NECMETTİN GÜNDÜZ
YRD. DOÇ. DR. CENK AKSOYLAR
- Kiriş ucu plastik mafsal bölgesindeki tam dayanımlı bulonlu kiriş ekinin kiriş-kolon birleşim davranışına etkisinin araştırılması
An investigation of the effect of fully restrained bolted splice connection within the plastic hinge zone at a beam end on the behavior of beam-to-column connection
KUTAY KUTSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER