Mechanical interaction in Bond

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1985Thesis (Ph.D.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 1985Bu çalışmanın konusu betonarme bir yapı ı _ - ^ ^ beton ile donatı arasında oluşan mekanik "etki ' c dır. Çalışmada bu olayın genel olarak gerek bir it,.^ yapı elemaıımdaki gerek aderans konusundaki y=-ri ve on^m incelenecek ve olayın özellikle iki ana öğesi ele alına - çaktır. Yarılma çatlakları (splitting cracks) ve agrega kenetlenmesi (aggregate interlock). Mekanik etkileşim sü resince hemen daima yarılma çatlakları oluştuğu bilinmekte dir, Agrega. kenetlenmesi olayının ise genel olarak gerek, kârgir veya. beton gerek betonarme, yapı elemaniarındaki çat laklar boyunca kayma day.anımmdaki çok önemli, katkısı bi - 1 inmek t e ve mekanik etkileşim olayını ele almada temel bir model ve. kavram olduğu kabul edilmektedir. Çalışmada yarılma çatlaklarının mekanik etkileşim saf hasındaki rolü, özellikle, Politecııico di Milano'da 1981-82 ders yılında gerçekleştirilen deneysel program ve bu progra mın sonuçları ışığında ele alınacaktır. Aynı safhayla ilgili diğer bir ana öğe olan agrega kenetlenmesi olayı ise, sonuç ları 1982 de Daschner tarafından kısmen açıklanan ve bu ko - nuda şimdiye kadar yapılanların teknik yönden en gelişmişi görünen deneylere dayanılarak yapılan bir araştırmanın çer çevesinde geliştirilen ger i İme- deplasman bağıntıları formüle edilerek ve mekanik etkileşim olayından bağımsız olarak ince lenecektir. Politecnico di Milano'da gerçekleştirilen deneysel programda simüle edilmiş olarak önceden hazırlanmış olan değişik genişlikte yarılma çatlaklarını içeren tek donatılı ve nervürlü betonarme numuneler kullanılmış ve donatı üze rinde çekip çıkarma deneyi uygulanmıştır. Çalışma dört bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde çalışmanın konusu sunulacak, incelenecek- öğelerin betonar me ve aderans olgusundaki yeri ele alınırken konu ile il - gili çalışmalar tanıtılacaktır. ikinci bölümde, mekanik etkileşim safhası, "yürütülen deneysel program açıklanarak ve deney sonucu elde edilen- bulguların ışığında şu parametrelere bağlı olarak ele alı nacaktır :. 1) Çekme deneyi süresince elde edilen aderans gerilme leri, 2) Bu gerilmeler doğrultusundaki deplasmanlar, 3) Yarılma çatlağı genişlikleri, 4) Donatı doğrultusuna ve yarılma çatlaklarına dik o- larak uygulanan basınç gerilmeleri. Bu dört parametrenin mekanik etkileşim olgusu üzerindeki etkileri deplasmanT geri İme eğrileri, aracılığıyla gösteri -' lecek ve enine basınç gerilmelerinin nihai aderans kapasi tesine olan olumlu ve, çok önemli katkısı üzerinde özellik le durulacaktır. Deney süresince söz konusu dört paramet - reden sadece yarılma çatlağı genişlikleri sabit tutulmuş -- tur. İkinci bölüm şu alt bölümlerden oluşmaktadır: 1) Giriş:. Deneysel çalışmanın konusu, betonarme ve aderans olgusundaki, yeri, 2). Aderans mekanizmaları, 3) Deneysel programın amacı ve kapsamı, 4) Deneysel program, 5) Deneysel sonuçlar, 6) Sonuçların uygulama alanındaki etkinliği. Çalışmanın üçüncü bölümünde ise agrega kenetlenmesi.olgusu üzerinde durulacak, bu olgu ile ilgili olarak ge - rilme-deplasman bağıntıları en son deneysel sonuçlara gö re yeniden formüle edileceklerdir. Söz konusu bağmtıla - rm elde edilmesinde deneysel sonuçlara dayanan gerilme- VI deplasman diyagramlarından yararlanılmıştır, j kayma ge rilmesi ve o enine basınç gerilmesi ile bu serilmelerin nn. doğrultularmdakı deplasmanlar (ît, cn) arasındaki bağın - tıları gösteren- bu diyagramlara çok iyi bir uyum sağlayan teorik Tormulasvon. çıkarılacak ve bu f ormülasyonun agrega kenetlenmesi olgusunun gerektirdiği fiziksel özelliklerle tarn bir uyum sağladığı gösterilecektir. Sonuç bölümünde varılma çatlakları ve agrega kenet - leı1 -.. "? 1 m »-U alan bu çalışmanın mekanik etkileşim konasa"uiı K çalışmada açıklanan deneysel bul gulara ve elde euıieii »c.ori.k formu lasyonla ra dayanılarak özetlenecektir,The scope of this thesis- is the analysis of the mec hanical interaction between a bar and ththe confinement equation along a crack. Although obtained through a cross-examination of very different theoretical' and experimental results, the new formulation of. the confi nement leads to a good fitting of the experimental curves at variable crack opening (as those obtained in Aggregate. Interlock Tests with the confinement directly applied or provided by external, unbonded stirrups or bars). With reference to the relations between the interface shear and the crack displacements, the improvements which are introduced into the previous formulation (Rough Crack Model), give a better description of the effects of aggre gate size, and for a better formulation of the tangent shear modulus G whenever cracking occurs. The reliability of the new formulation is checked against test results at a given crack opening(<$ '- constant, 5 being the value of the splitting crack) and at a given confinement stiffness (produced by the transverse reinforcement) characterized by imposed displacement history. XI According to the new formulation, at constant crack opening and for small values of the crack slip the required confinement stress tends to be zero while for large values of the crack slip increasing confinement action is required. The proposed formulation is a step toward a better 'analytical description of the confinement action, which has a critical role in shear transfer via Aggregate Interlock; as a conse quence, a better desription and updating of the stiffness characteristics of cracked concrete is possible, as highly desirable in F.E.M. programs dealing with cracking in concrete. One of the objects of this thesis is to provide the reader with more insight to see. whether the analytical mo dels developed for rough cracks may be valid also for the rough interface between a bar and the surrounding concrete. Such comparison, however, is beyond the scope of this thesis. In the first chanter, after the introduction of the subiect,a brief summary of the related nrevious studies is given.; - In. the. second chapter, mechanical interaction between a deformed bar and the surrounding concrete is analised ba sed on the parameters of confinement (0), its related disp lacement (£n) » bond stress (T) and the related displacement (-t). For this purpose experimental results of. püll-out tests are presented. A method of application is introduced in relation to design based on bond. In the third chapter, the mechanism of the aggregate interlock is analised and the related formulations of stresses occuring" on the crack faces are introduced. A summary of conclusions is given in the fourth chanter. '??'..DoktoraPh.D