NONLINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS OF HIGH STRENGTH REINFORCED CONCRETE COLUMNS

The axial load capacity of reinforced concrete columns with shear links varies depending on cross-sectional dimensions, concrete compressive strength, and longitudinal reinforcement ratio. The behaviour of reinforced concrete columns, especially high-strength ones, is not fully understood, and existing literature has research gaps related to it. The aim of this study is to understand the behaviour of high-strength reinforced concrete columns by developing a finite element model for high-strength reinforced concrete columns and conducting parametric studies. The parameters considered in this study are concrete compressive strength, longitudinal reinforcement ratio, and cross-section dimensions. Moreover, predictions of the current design code were evaluated. When the concrete compressive strength increased from 50 MPa to 100 MPa, an approximately 69% increase in the axial load-carrying capacity of the reinforced concrete column was observed. In the case of increasing the longitudinal reinforcement ratio from 2% to 5.6%, the axial load-carrying capacity of the reinforced concrete column increased by approximately 20%, from 1547.8 kN to 1862.5 kN. An increase in axial load-carrying capacity from 1547.5 kN to 12553.8 kN was observed with increasing the cross-section dimensions from 150 mm to 450 mm. Moreover, the predictions of the current design codes were evaluated, and it was found that they underestimated 7% of the axial load capacity.

Betonarme etriyeli kolonların eksenel yük taşıma kapasitesi, temel olarak enkesit boyutlarına, betonun basınç dayanımına ve boyuna donatı oranına bağlıdır. Yüksek mukavemetli betonlar hem dayanım hem de durabilite bakımından önemli avantajlar sağlamaktadırlar. Halihazırda, özellikle yüksek mukavemetli betonarme kolonların davranışı tam olarak anlaşılamamış olup literatürde eksiklikler bulunmaktadır. Bu çalışmanın amacı yüksek mukavemetli betonarme kolonların eksenel basınç altındaki davranışını anlamak için sonlu elemanlar modeli geliştirerek parametrik çalışmalar yürütmektir. Bu kapsamda dikkate alınan parametreler; beton basınç dayanımı, boyuna donatı oranı ve enkesit boyutlarıdır. Ayrıca mevcut yönetmelik tahminlerinin değerlendirilmesi de gerçekleştirilmiştir. Beton basınç dayanımının 50 MPa’ dan 100 MPa’ a çıkarılması durumunda betonarme kolonun eksenel yük taşıma kapasitesinde yaklaşık olarak %69’ luk bir artış gözlenmiştir. Boyuna donatı oranının %2’den %5.6’ya çıkarılması durumda betonarme kolon eksenel yük taşıma kapasitesi 1547.8 kN’dan 1862.5 kN’a çıkarak yaklaşık olarak %20 artmıştır. Betonarme kolonlarda enkesit boyutlarının 150 mm’den 450 mm’ye çıkarılması durumunda eksenel yük taşıma kapasitesinde 1547.5 kN’ dan 12553.8 kN’ a bir artış gözlenmiştir. Son olarak, mevcut yönetmeliklerde betonarme kolonların eksenel yük taşıma kapasitesini hesaplamak üzere kullanılan formülün, kapasiteyi yaklaşık %7 daha düşük tahmin ettiği belirlenmiştir.