Çelik fiber ilaveli etriyesiz betonarme kiriþlerin eðilme etkisi altýndaki davranýþlarýnýn doðrusal olmayan sonlu elemanlar analizi ile belirlenmesi

Çelik fiber katkýlý betonarme elemanlarýn kullanýmý son yýllarda artmakla birlikte bu elemanlarýn yapýsal davranýþlarýnýn modellenmesinde mevcut analitik yöntemler yetersiz kalmakta ve doðrusal olmayan sonlu elemanlar yöntemi gibi sayýsal yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadýr. Bu çalýþmada üç noktalý statik yükleme altýnda davranýþý deneysel olarak belirlenmiþ çelik fiber katkýlý iki kiriþ ile çelik fiber katkýsý olmayan bir kiriþ Deðiþtirilmiþ Basýnç Alaný Teorisi'ne dayanan bir doðrusal olmayan sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmiþ ve sonuçlar irdelenmiþtir Kullanýlan yöntemde çatlamýþ betonda çatlak yüzeyleri arasýnda çelik fiberlerin ilettiði çekme gerilmelerinin modellenmesinde Basitleþtirilmiþ Kapsamlý Gömülme Modeli seçilmiþtir. Analiz sonuçlarý deney sonuçlarýyla karþýlaþtýrýldýðýnda kullanýlan sonlu elemanlar yönteminin kiriþlerin eðilme kapasitelerini ve oluþan ana çatlaklarý yüksek hassasiyetle belirlediði, ancak kiriþlerin deplasman kapasitelerini olduðundan çok daha düþük bulduðu görülmüþtür. Modelin ana çatlaklarý doðru tespit etmekle birlikte oluþan çok sayýda küçük çatlaklarý doðru tespit edememesi ve bunun sonucu olarak ana çatlaklarda donatý kopmasýnýn olduðundan erken gerçekleþmesi sonucu kiriþin düþük deplasmanlarda göçtüðü deðerlendirilmiþtir. Daha hassas çözümler için çelik fiber katkýsýnýn modellenmesinde daha geliþmiþ modellere ihtiyaç olduðu görülmüþtür.

Determination of the behavior of steel fiber reinforced concrete beams without stirrups under bending by nonlinear finite element analysis

Although the use of steel fiber reinforced concrete elements is on the rise in recent years, present analytical models to determine the structural behavior of these members are inadequate, requiring numerical methods such as nonlinear finite element method. In this study, two steel fiber reinforced concrete beam and one ordinary reinforced concrete beam tested under static three-point bending were modeled with a Modified Compression Field Theory based nonlinear finite element method and results were investigated. In the method, Simplified Diverse Embedment Model was selected to model the tensile stresses transmitted between crack faces in cracked concrete. When analysis results were compared with experimental results, it was observed that the bending capacities and major cracks were captured with high accuracy, whereas displacement capacities were highly underpredicted. Although the major cracks were predicted with high accuracy, the fact that the model could not predict smaller cracks accurately and, as a result, the occurrence of a premature reinforcing bar failure at major cracks is believed to be the major reason for earlier failure of beams. More advanced models are needed for modeling the steel fiber reinforcement in order to obtain more accurate solutions.