BETONARME KOLONLARDA DONATI SIYRILMASININ ANALİTİK MODELLENMESİ

Benzer belgeler
BETONARME KOLONLARIN AKMA EĞRİLİKLERİNİN TESPİTİ İÇİN TBDY-2016 DA VERİLEN AMPİRİK BAĞINTILARIN İNCELENMESİ

BETONARME KESİT DAVRANIŞINDA EKSENEL YÜK, MALZEME MODELİ VE SARGI DONATISI ORANININ ETKİSİ

PERDELERDEKİ BOŞLUKLARIN YATAY ÖTELENMEYE ETKİSİ. Ayşe Elif ÖZSOY 1, Kaya ÖZGEN 2 elifozsoy@hotmail.com

11/10/2013 İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ BETONARME YAPILAR BETONARME YAPILAR

Mesnet Şartlarının Betonarme Kısa Kirişlerin Davranışına Etkisinin Deneysel ve Analitik Olarak İncelenmesi

BETONARME KOLONLARIN ETKİN KESİT RİJİTLİKLERİ ÜZERİNE YÖNETMELİKLERİN YAKLAŞIMLARI

Betonarme Köprü Kolonlarında Plastik Mafsal Bölgelerinin Modellenmesi *

Beton Dayanımının Güçlendirilmiş Betonarme Kolonların Davranışına Etkisi. Effect of Concrete Quality to Response of Strengthened RC Column

BASİT EĞİLME ETKİSİNDEKİ BETONARME ELEMANLARIN MOMENT-EĞRİLİK VE TASARIM DEĞİŞKENLERİ ÜZERİNE ANALİTİK BİR İNCELEME

Dairesel Betonarme Kolonlarda Çatlamış Kesite Ait Etkin Eğilme Rijitliklerinin İrdelenmesi

FARKLI KESİT GEOMETRİLERİNE SAHİP BETONARME KOLONLARIN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ INVESTIGATION OF RC COLUMN BEHAVIOUR HAVING DIFFERENT GEOMETRY

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

MEVCUT BİNALARDA DEPREM PERFORMANSLARININ AYRINTILI İNCELEME YÖNTEMLERİ İLE DEĞERLENDİRİLMESİ

BETONARME BİNALARDA SARGI DONATISI ETKİSİNİN YAYILI PLASTİK MAFSAL MODELİYLE İNCELENMESİ

TDY 2007 de Kullanılan Farklı Zemin Sınıfları İçin Performans Değerlendirme Yöntemleri Üzerine Bir Araştırma

BETONARME PERDE DUVARLARDA BİLEŞİK EĞİLME VE KESME DAVRANIŞININ MODELLENMESİ

Kesmeye Karşı Güçlendirilmiş Betonarme Kirişlerin Deprem Davranışı

Comparison of Earthquake Codes (TEC 2007 and TBEC 2018) In Terms of Seismic Performance of RC Columns

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

Beton Basınç Dayanımın Yapısal Davranışa Etkisi

KESME BAKIMINDAN DOĞRU TASARLANMAMIŞ BETONARME PERDE DUVARLI YÜKSEK BİNALARIN DEPREM PERFORMANSI

Sonlu Eleman Yazılımı İle Ankrajın Doğrusal Olmayan Kesme Davranışının Belirlenmesi

BETONARME YAPI TASARIMI -KOLON ÖN BOYUTLANDIRILMASI-

Betonarme Kirişlerin Etkin Eğilme Rijitliği Analizi ve Yönetmeliklerle Karşılaştırması

TÜRKİYE PREFABRİK BİRLİĞİ 14. SEMPOZYUMU BETON PREFABRİKASYONDA YENİ ARAYIŞLAR

MEVCUT BETONARME BİNALARDAKİ PERDE DONATI AYRINTILARI VE BİR AYRINTI İÇİN SONLU ELEMAN ANALİZİ

FARKLI UÇ SARGI ŞEKİLLERİNİN PERDE DUVARLARIN MOMENT EĞRİLİK DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZİ (KURAMSAL ÇALIŞMA)

DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZ İÇİN KULLANILAN TİCARİ PROGRAMLARIN ÇERÇEVE SİSTEMLER İÇİN KARŞILAŞTIRILMASI

MALZEME DAYANIMLARININ STANDART ALTI BETONARME ÇERÇEVELERİN SİSMİK PERFORMANSINA ETKİSİ

MOMENT YENİDEN DAĞILIM

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 3 Sayı: 3 sh Ekim 2001

FARKLI ÇAPMA ETKİLERİNE MARUZ KALMIŞ BETONARME KİRİŞLERİN DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

ARAŞTIRMA MAKALESİ /RESEARCH ARTICLE

BETON İÇİNDE KULLANILAN ÇELİK TELLERİN BETONARME ÇERÇEVENİN DAVRANIŞINA OLAN ETKİSİ

BETONARME DIŞ PERDE DUVARLA GÜÇLENDİRİLMİŞ ÇERÇEVELERİN DAYANIM PARAMETRELERİNİN DENEYSEL VE ANALİTİK YÖNTEMLERLE İRDELENMESİ

PERDE DUVARLI MODEL BİR BİNANIN DİNAMİK DAVRANIŞINA YÖNELİK PARAMETRİK ÇALIŞMA

RİSKLİ BİNALARIN TESPİT EDİLMESİ HAKKINDA ESASLAR 4-DBYBHY (2007)ve RBTE(2013) Karşılaştırılması

RİSKLİ BİNALARIN TESPİT EDİLMESİ HAKKINDA ESASLAR 7-Örnekler 2. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Alt Yapı ve Kentsel Dönüşüm Hizmetleri Genel Müdürlüğü

KESİT HASAR SINIRLARININ BELİRLENMESİNDE SARGILAMA DURUMUNUN ETKİSİ

BETONARME-II (KOLONLAR)

BETONARME YAPI ELEMANLARINDA HASAR VE ÇATLAK. NEJAT BAYÜLKE İnş. Y. Müh.

Farklı Zemin Koşullarındaki Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile İncelenmesi: 8 Katlı Çerçeve Örneği

SÜNEK OLMAYAN B/A ÇERÇEVELERİN, ÇELİK ÇAPRAZLARLA, B/A DOLGU DUVARLARLA ve ÇELİK LEVHALAR ile GÜÇLENDİRİLMESİ.

FARKLI PARAMETERLERİN CFRP ŞERİTLERLE DOLGU DUVAR GÜÇLENDİRMESİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ

Zayıf Kolon - Güçlü Kiriş Birleşimlerinin Kusurlarının Giderilmesi İçin Alternatif Bir Öneri

YAPILARIN ÜST RİJİT KAT OLUŞTURULARAK GÜÇLENDİRİLMESİ

GÜÇLENDİRİLMİŞ BETONARME KİRİŞLERİN DEPREM DAVRANIŞI

KISA KOLON TEŞKİLİNİN YAPI HASARLARINA ETKİSİ. Burak YÖN*, Erkut SAYIN

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile Belirlenmesi

Betonarme Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesine Yönelik İTÜ Çalışmaları

Dinamik Etki: Deprem Etkisi. Deprem Dayanımı için Tasarım. Genel Deprem Analizi Yöntemleri - 1

Mantolu Betonarme Kirişlerin Taşıma Gücünün Deneysel İncelenmesi

RİSKLİ BİNALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ ÜZERİNE BİR İNCELEME

Üstte Islak-Altta Kaynaklı Bağlantıların Kafes Kiriş Analojisi İle Modellenmesi

BETONARME KİRİŞLERİN KESME GÜÇLENDİRMESİ İÇİN KULLANILAN YÖNTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI

BETONARME YAPI ELEMANLARINDA DONATI DÜZENLEME İLKELERİ

BETONARME YÜKSEK YAPILARIN DEPREM PERFORMANSINA BETONARME PERDE ORANIN ETKİSİ

İnşaat Mühendisleri İster yer üstünde olsun, ister yer altında olsun her türlü yapının(betonarme, çelik, ahşap ya da farklı malzemelerden üretilmiş)

U Şekilli Betonarme Perdelerin Farklı Yatay Yük Etkileri Altında Doğrusal Olmayan Davranışı *

MEVCUT BETONARME YAPILARDA KISA KOLON DAVRANIŞLARININ İYİLEŞTİRİLMESİ

BİNALARDA KISA KOLONA ETKİ EDEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ

TDY-2007 YE GÖRE LİFLİ POLİMER KOMPOZİTLER İLE GÜÇLENDİRME TASARIMINDA MEVCUT MALZEME DAYANIMLARIN ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

ÇELİK ÇAPRAZ ELEMANLARLA GÜÇLENDİRİLEN BETONARME YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Hasarlı betonarme elemanların çelik köşebent ve lamalar ile güçlendirilmesi

YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ FARKLI YER HAREKETLERİ ETKİSİNDEKİ SİSMİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Fiber Takviyeli Polimer (FRP) Uygulanan Betonarme Kirişlerde Moment-Eğrilik İlişkisi

İNCE LEVHALI ÇELİK PERDELERİN ARTAN YATAY YÜKLER ALTINDA ANALİTİK OLARAK İNCELENMESİ

Çelik Yapılar - INS /2016

Betonarme Kesitlerin Eğilme Rijitliği *

BETONARME ÇERÇEVELERİN GÜÇLENDİRİLMESİ VE DEPREM PERFORMASININ İYİLEŞTİRİLMESİ. Mühendisliği Bölümü, Konya Türkiye

BETONARME KİRİŞLERİN ÇELİK LEVHALARLA KESMEYE KARŞI GÜÇLENDİRİLMESİ SHEAR STRENGTHENING OF REINFORCED CONCRETE BEAMS WITH STEEL PLATES

PREFABRİK KOMPOZİT KOLON-KİRİŞ BAĞLANTILARININ SİSMİK PERFORMANSININ DENEYSEL ARAŞTIRILMASI

GENEL KESİTLİ KOLON ELEMANLARIN TAŞIMA GÜCÜ (Ara donatılı dikdörtgen kesitler)

RİSKLİ BİNALARIN TESPİT EDİLMESİ HAKKINDA ESASLAR 1-Temel Kavramlar

DEPREME DAVRANIŞI DEĞERLENDİRME İÇİN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZ. NEJAT BAYÜLKE 19 OCAK 2017 İMO ANKARA ŞUBESİ

FATİH SULTAN MEHMET VAKIF ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DERS BİLGİLERİ

RİSKLİ YAPILARIN TESPİT EDİLMESİNE İLİŞKİN ESASLAR. 5- Risk Tespit Uygulaması: Betonarme Bina

MANTOLAMA YÖNTEMİNİN DİKDÖRTGEN KESİTLİ BETONARME KOLONLARDA UYGULANILABİLİRLİĞİ

BETONARME KESİTLERİN DOĞRUSAL ELASTİK ÖTESİ DAVRANIŞINDA TÜKETİLEN ENERJİYE BOYUNA DONATI ORANININ, ENİNE DONATI ARALIĞININ VE EKSENEL YÜKÜN ETKİSİ

BETONARME YÜKSEK YAPILARDA DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

MODELLEME TEKNİKLERİNİN MEVCUT BİNALARIN DEPREM PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

YÜKSEK BİNALARDA SÜRTÜNMEYE DAYALI SÖNÜMLEYİCİLER İLE BAĞLI PERDE DUVAR SİSTEMİ

BİLGİLENDİRME EKİ 7E. LİFLİ POLİMER İLE SARGILANAN KOLONLARDA DAYANIM VE SÜNEKLİK ARTIŞININ HESABI

Döşeme Donatılarının İç Aks Kirişlerinin Negatif Moment Kapasitesi Üzerine Etkisi *

BETONARME YAPI ELEMANLARINDA DONATI DÜZENLEME İLKELERİ

YATAY YÜK DAVRANIŞI ZAYIF BETONARME ÇERÇEVELERİN ÇELİK ÇAPRAZLI PERDELER İLE GÜÇLENDİRİLMESİ

BETONARME KİRİŞLERİN KOMPOZİT MALZEMELER İLE GÜÇLENDİRİLMESİ. Zeki ÖZCAN 1 ozcan@sakarya.edu.tr

BETONARME ÇERÇEVE YAPILARIN GERÇEK DEPREMLERE AİT İVME KAYITLARI İLE DOĞRUSAL OLMAYAN DİNAMİK ANALİZİ

PERDELĠ BETONARME YAPILAR ĠÇĠN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALĠZ METOTLARI

Sigma 27, , 2009 Research Article / Araştırma Makalesi CURVATURE DUCTILITY OF UNCONFINED REINFORCED HIGH- STRENGTH CONCRETE BEAM SECTIONS

BETONARME-I 5. Hafta KİRİŞLER. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

ÇELİK LİF KULLANIMININ YÜKSEK PERFORMANSLI BETONLARIN SÜNEKLİK ÖZELLİĞİNE ETKİSİ

Yetersiz Betonarme Kolonlar için Lifli Polimer Güçlendirme Tasarım Kurallarının İrdelenmesi

MEVCUT BETONARME BİNALARIN DEPREM GÜVENLİKLERİNİN ARTIRILMASI

Betonarme Kolonların Hasar Sınır Eğriliklerinin Belirlenmesi *

TİP BİR KAMU YAPISININ PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

Çelik Lif ile Güçlendirilmiş Betonarme Kirişlerin Sonlu Eleman Yöntemiyle Modellenmesi

MECHANICS OF MATERIALS

Transkript:

11-14 Ekim 211 ODTÜ ANKARA ÖZET: BETONARME KOLONLARDA DONATI SIYRILMASININ ANALİTİK MODELLENMESİ K. Orakçal 1 ve S.R. Chowdhury 2 1 Y. Doç. Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul 2 Araştırma Görevlisi, İnşaat Müh. Bölümü, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul Email: kutay.orakcal@boun.edu.tr Mevcut betonarme binaların deprem performansını kötü yönde etkileyen önemli özelliklerden biri kolon donatısındaki bindirmeli ek bölgelerinde eksik bindirme boyu ve yetersiz enine donatı kullanımı nedeniyle oluşan sıyrılma davranışıdır. Bindirme boyu yetersiz kolonlardaki aderans kaybı ve sıyrılma davranışının güvenilir bir şekilde modellenmesi, mevcut betonarme binaların statik ve dinamik hesap yöntemleriyle analizi ve performans değerlendirmesi için açısından önem taşımaktadır. Bu çalışmada yetersiz bindirme boyuna sahip betonarme kolonların deprem etkileri altında yük şekildeğiştirme davranışını öngören bir analitik model sunulmuştur. Sunulan model, makro-lifli bir betonarme kolon modelinin formülasyonuna aderans gerilmelerinin sıyrılma deformasyonları ile değişimini temsil eden yayların eklenmesinden oluşmaktadır. Önerilen modelleme yöntemi ile bindirmeli ek bölgesinde oluşan sıyrılma deformasyonlarının kolonun tersinir tekrarlanır yükler altında yük şekildeğiştirme davranışına etkisi etkin bir şekilde temsil edilebilmekte; çekip çıkma ya da yarılma mekanizmaları nedeniyle oluşacak sıyrılma deformasyonlarının ve aderans gerilmelerinin bindirme bölgesi boyunca dağılımı öngörülebilmektedir. Modelin esnek formülasyonu düz donatının aderans özellikleri ve enine donatı miktarının aderansa etkisini de gözönünde bulundurmaya olanak sağlamaktadır. Model sonuçları eksik bindirme boyuna ve farklı ankraj özelliklerine sahip çeşitli kolon numuneleri üzerinde yapılan deney sonuçlarıyla karşılaştırılmış, modelin tutarlı bir şekilde doğru sonuçlar verdiği gösterilmiştir. Önerilen analitik modelleme yöntemi, donatıda sıyrılma etkilerinin betonarme yapıların deprem davranışa etkisinin daha iyi irdelenebilmesi için önemlidir. ANAHTAR KELİMELER : Betonarme, kolon, bindirme, aderans, sıyrılma, analitik, model 1. GİRİŞ Betonarme bir bina sisteminin deprem etkileri altında sünek bir davranış gösterebilmesi için kirişlerdeki boyuna donatının akma davranışı göstermesi gerekir. Bindirmeli ek kullanılan kolonlarda ise boyuna donatının betondan sıyrılma durumu oluşmadan, kolonun moment taşıma gücüne ulaşması beklenir. Mevcut binalardaki kolonların bindirme eklerinde genellikle donatı yetersiz bindirme boyu kullanılmış ve bindirme bölgesinde ankraj özelliklerini geliştirici yönde etriye sıklaştırılması yapılmamıştır. Konstruktif kolaylık açısından kat döşeme seviyelerinin hemen üzerinde oluşturulmuş bu bindirmeli eklerde, deprem etkilerinden dolayı yüksek eğilme momentleri ve boyuna donatıda yüksek çekme istemleri oluşacak; bu istemler kolon moment taşıma gücüne ulaşmadan önce bindirme bölgelerinde sıyrılma davranışına yol açacaktır. Yetersiz bindirme boylu kolonlar içeren betonarme binalarda büyük depremler sonrasında sıkça görülen bu sıyrılma davranışının çok sayıda binada ileri hasar ve yıkılmaya yol açtığı gözlemlenmiştir. Bahsedilen sıyrılma davranışının kolonun moment taşıma gücüne ve süneklik özelliklerine etkisinin detaylarıyla anlaşılması ve doğru bir şekilde modellenebilmesi mevcut betonarme binaların deprem performansının güvenilir bir şekilde değerlendirilmesi açısından önem taşımaktadır. Betonarme kolonların bindirmeli ek bölgelerindeki sıyrılma davranışı üzerine çok sayıda deneysel 1

11-14 Ekim 211 ODTÜ ANKARA araştıma yürütülmüş karşın, görece az sayıda detaylı analitik modelleme çalışması yapılmıştır. Son olarak Cho ve Pincheira nın (26) geliştirdikleri analitik modelin eksik bindirme boylu kolonların tersinir tekrarlanır yükler altında yatay yük öteleme davranışını gerçeğe yakın bir şekilde temsil ettiğini gösterilmiştir. Ancak bu model, daha önce geliştirilmiş modellere benzer olarak, sıyrılma davranışının tek bir kesitte oluştuğu varsayımını içermekte ve sıyrılma deformasyonlarını (sıyrılma dönmelerini) kolon tabanında uzunluğu olmayan bir sıyrılma mafsalında yoğunlaştırmaktadır. Tersinir tekrarlanır yükler altındaki davranış boyunca sıyrılma mafsalı, plastik mafsaldan bağımsız olarak çalışmakta, dolayısıyla kolon tabanında sıyrılma deformasyonları (sıyrılma dönmeleri) plastik mafsal bölgesinde beton ve donatıdaki birim şekildeğiştirmelerden bağımsız bir şekilde oluşmaktadır. Öte yandan bu çalışma kapsamında geliştirilmiş olan analitik modelleme yönteminde uzunluğu olmayan bir sıyrılma mafsalı varsayımı kullanılmamış; donatı çubukları, aderans gerilmelerinin sıyrılma deformasyonları ile değişimini temsil eden yaylar kullanılarak betona bağlanmıştır. Modelin içeriğinde beton ve donatı için gerilme birim şekildeğiştirme bağıntılarının yanında sıyrılma yayları için de tersinir tekrarlanır aderans gerilmesi sıyrılma deformasyonu bağıntıları kullanılmış, eğilme davranışını gerçeğe yakın bir şekilde temsil eden halihazırdaki lifli model formülasyonu, sıyrılma deformasyonlarını da içerecek şekilde geliştirilmiştir. Geliştirilmiş olan model, hem sıyrılma deformasyonlarının beton ve donatı çeliğindeki birim şekildeğiştirmelerle etkileşimini, hem de sıyrılma deformasyonları ve aderans gerilmelerinin bindirme bölgesi boyunca dağılımını göz önünde bulundurmaktadır. 2. ANALİTİK MODEL Önerilen analitik modelde, doğrusal elastik olmayan eğilme davranışını temsil eden makro-lifli bir betonarme eleman modeli formülasyonu (Multiple-Vertical-Line-Element Model, Orakçal v.d., 24) temel alınmış, ancak liflerin sadece betonun gerilme birim şekildeğiştirme davranışını temsil ettiği düşünülmüştür. Beton lifler betonun serbestlik derecelerinin tanımlandığı ve düzlem kesit koşulunun zorlandığı rijit kirişlere bağlanmış, rijit kirişler birbirine ayrıca basit kesme davranışını temsil eden yatay yaylarla her bir elemanın varsayılan dönme merkezinde birbirine tutturulmuştur. Donatı çubukları ise beton liflerin deformasyonunu temsil eden rijit kirişlerden bağımsız serbestlik dereceleriyle modellenmiş, ancak donatı çubukları rijit kirişlere donatının kesitte bulunduğu noktalarda sıyrılma yaylarıya bağlanmıştır. Modelin genel içeriği ve bindirme bölgesi içinde ve üstünde kullanılacak model elemanlarının serbestlik dereceleri Şekil 1 de gösterilmiştir. 1 12 5 6 4 8 m 2 9 11 3 16 1 12 5 6 2 1 4 18 7 8 14 Sıyrılma yayı 1 15 9 2 17 7 13 11 Beton makro-lif 3 1 Rijit Kiriş Donatı çubuğu Şekil 1. Önerilen analitik modelin elemanları ve serbestlik dereceleri 2

11-14 Ekim 211 ODTÜ ANKARA Modelde beton ve donatı çeliği için kapsamlı gerilme birim şekildeğiştirme bağıntıları kullanılmıştır (Şekil 2). Beton için kullanılmış olan Chang ve Mander (1994) modeli, tersinir tekrarlanır yükler altında betonun basınç çekme davranışı sürekliliği, progresif çatlak kapanması ve çekme sertleşmesi gibi davranışsal özelliklerin analize dahil edilmesine olanak sağlamaktadır. Donatı çeliği için kullanılmış olan Menegotto ve Pinto (1973) modeli ise Bauschinger etkisi ve kinematik/izotropik pekleşme etkilerini göz önünde bulundurmaktadır. Gerilme Birim Şekildeğiştirme Birim Şekildeğiştirme Şekil 2. Beton ve donatı çeliği için kullanılan gerilme birim şekildeğiştirme bağıntıları Sıyrılma yaylarının tersinir tekrarlanır yükler altındaki davranışı için de sıyrılma davranışını gerçeğe en yakın biçimde temsil ettiği kapsamlı deneysel çalışmalarla doğrulanmış olan kapsamlı bağıntılar kullanılmıştır. Nervürlü dınatı için sargısız betonda ve yetersiz paspayı koşullarında oluşacak yarılma (splitting) sıyrılmasını temsil etmek üzere Harajli nin (29) aderans gerilmesi sıyrılma deformasyonu bağıntısı, yeterli paspayı koşullarında ya da sargılı betonda (etriye bulunan bölgelerde) oluşacak çekip-çıkma (pullout) sıyrılmasını temsil etmek üzere de Eligehausen vd. nin (1983) aderans gerilmesi sıyrılma deformasyonu bağıntısı modele uygulanmıştır. Düz (nervürsüz) donatı için Verderame v.d. nin (29) aderans gerilmesi sıyrılma deformasyonu bağıntısı kullanılmış, 18-derece için kancalar ise Fabbrocino v.d. nin (24) donatı eksenel gerilmesi sıyrılma deformasyonu bağıntısı model formülasyonuna uygulanmıştır (Şekil 3). Aderans Bond Stress Gerilmesi u Umax αumax u ps Monotonic envelope Uo UN (sr)h (sr)k Subsequent unloading/reloading s max Slip s Aderans Bond Stress Gerilmesi τ -τ 3 τ- 3 -s 3 τ 1 τ + f s 2 Monotonic envelope τ + τ 3 3 -s 2 -s 1 τ- f τ fu s3 Slip s 1st Loading in compression Monotonic envelope (a) -τ 1 (b) f u Aderans Bond stress, Gerilmesi τ -τ b,f τ b,max τ b,c -τ b,r -τ b,c -τ b,max Sıyrılma Deformasyonu Slip, s τb,f τ b,r (c) Şekil 3. Sıyrılmam yayları için kullanılan gerilme sıyrılma deformasyonu bağıntıları (a) Nervürlü donatıda yarılma, (b) Nervürlü donatıda çekip-çıkma, (c) Düz donatıda çekip-çıkma, (d) 18-derece kancalar 3 Donatıda Steel Eksenel Stress (MPa) Gerilme Sıyrılma Slip, S Deformasyonu hook (mm) S u (d)

11-14 Ekim 211 ODTÜ ANKARA 3. DENEYSEL KARŞILAŞTIRMA 3.1. Literatürdeki sel Çalışmalar Analitik modelinin doğruluğunun değerlendirilmesi amacıyla analiz sonuçları, literatürden elde edilen çok sayıda kolon deneyi sonucu ile karşılaştırılmıştır. Modelin doğrulanması için toplamda 11 araştırma ekibinin yürütmüş olduğu 3 adet deneyin sonuçları kullanılmıştır. İncelenen deney numuneleri farklı geometri, malzeme dayanımı ve donatı detaylarına sahip olup; farklı eksenel yük sevileri altında test edilmişlerdir. Burada karşılaştırmaların sadece bir kısmı, temsili olarak verilmiştir. Karşılaştırmaların tümüne Chowdhury nin (211) doktora tezinde ulaşmak mümkündür. Kolonun ankraj bölgesinde (numune temelinde) oluşacak sıyrılma deformasyonlarının davranışa etkisini ( gerinim penetrasyonu etkisi) incelemek üzere Low and Moehle (1987) tarafından sürekli boyuna donatı içeren bir numune için elde edilen deney sonuçları kullanılmıştır. Melek ve Wallace (24), Aboutaha v.d. (1996), Harajli ve Dagher (28), Elgawady v.d. (21), ve Yıldız (26) tarafından deneyleri yürütülmüş olan kolon numuneleri ise, öncelikli olarak farklı bindime boyu içermektedirler. Analitik modelin düz (nervürsüz) donatılı ve bindirme eklerinde 18-derece kanca içeren kolon davranışını ne derece temsil ettiğini incelemek için ise de Verderame v.d. (28) tarafından yürütülmüş olan bir deneyin sonuçları kullanılmıştır. Karşılaştırmalarda kullanılan kolon numunelerinin belirgin özellikleri Tablo 1 de sunulmuştur. Şekil 3 de ise kolon numunelerinden bazılarının donatı detayları temsili olarak gösterilmiştir. Tablo 1. Kolon numunesi özellikleri Boyutlar Boyuna Donatı Enine Donatı Beton Eksenel Araştırmacı Numune b, mm h, mm l, mm Miktar l s, mm * f y, Mpa Miktar f y, Mpa f c, Mpa Yük (%) 178 Low-Moehle Specimen 1 127 165 692 6-φ6 & 4-φ1 45 φ13 @ 129mm - 36 5 (18d b ) ** Melek ve 58 2S2H 457 457 1676 8-φ25 51 φ1 @ 35mm 481 35 2 Wallace (2db) Aboutaha FC15 686 69,6 457 2743 8-φ25 434 φ1 @ 47mm (24d b ) 4 28 6 C2 4 2 14 6-φ2 Harajli ve (3d b ) Dagher 48 C16 4 2 14 8-φ16 (3d b ) 617 528 φ8 @ 2mm φ8 @ 2mm - - 32 4 Elgawady Yildiz Verderame AB1 AF(CG)B1 C54A1 381 24 3 254 18 3 183 85 157 12-φ13 4-φ12 6-φ12 445 (35d b ) 18 (15d b ) 48 (4d b ) 331 5 355 φ6 @ 125mm φ8 @ 12 mm φ8 @ 1mm 372-43 31 27 25 1 24 * Bindirme Boyu ** Temelde Ankraj Boyu 3.1. Sonuçlarının Sonuçlarıyla Karşılaştırılması Modelin formülasyonu, kullanılan malzeme ve sıyrılma bağıntıları ve iteratif bir numerik analiz yöntemi ile beraber, MATLAB yazılımı ortamında kodlanmış; analizler incelenen kolon numuneleri üzerine etkiyen düşey yük ve tersinir tekrarlanır yatay yüklerin bileşik etkisi altında gerçekleştirilmiştir. Modelde kullanılan malzeme parametreleri, deney numunelerinde kullanılan malzemelerin ölçülen mekanik özellikleri ile uyumlu olacak şekilde kalibre edilmiş, Sıyrılma yaylarının aderans gerilmesi kayma deformasyonu ilişkisini temsil eden sıyrılma modellerinin monotonik ve tersinir tekrarlanır parametreleri ise doğrudan Harajli (26) ve Eligehausen v.d. (1983) tarafından önerilmiş olan bağıntılarla kalibre edilmiştir. sonuçlarının deney sonuçlarıyla daha 4

11-14 Ekim 211 ODTÜ ANKARA iyi örtüşmesi amacıyla beton, çelik ve sıyrılma yayı modellerinin parametrelerinde herhangi bir ayarlama yapılmamıştır. (a) (b) (c) Şekil 4. Örnek kolon numunesi detayları (a) Aboutaha v.d. (1996), (b) Elgawady v.d. (21), (c) Verderame v.d. (28). ve analiz sonuçları, Şekil 5 te gösterildiği üzere, incelenen 8 kolon numunesi için, yatay yük öteleme (veya öteleme oranı) davranışı kapsamında karşılaştırılmıştır. Numunelerden bazılari için kolon tabanında ve bindirme bölgesi tepesinde oluşan dönmeler, çelik ve betonda oluşan birim şekildeğiştirmeler, kesitteki tarafsız eksen derinliği ve bindirme bölgesinde oluşan aderans gerilmeleri gibi yerel şekildeğiştirme ve davranış unsurlarının karşılaştırılmasına Chowdhury nin (211) tezinde ulaşmak mümkündür. Şekil 5 te sunulan karşılaştırmalar, analitik modelin farklı bindirme boyuna ve ankraj özelliklerine sahip kolonların yatay yük öteleme davranışının genel özelliklerini doğru bir şekilde temsil edebildiğini göstermektedir. Analitik model, incelenen kolonların yatay yük kapasitesi,, rijitlik, süneklik, ve histeretik enerji yutma kapasitesi bakımından deneysel ölçümlere yakın sonuçlar vermektedir. Ankraj bölgesinde oluşacak sıyrılma deformasyonlarının kolonun ve tersinir tekrarlanır davranış özelliklerine etkisi (Şekil 5(a)), baskın sıyrılma etkileri altındaki davranış özellikleri (Şekil 5 (b),(c),(d),(g)), bileşik eğilme (donatı akması) ve sıyrılma etkileri altındaki davranış özellikleri (Şekil 5 (e),(f)) ve düz (nervürsüz) donatı içermesine karşın bindirme eklerinde 18-derece kanca bulunduran kolonların davranış özellikleri (Şekil 5(h)) bakımından analitik model ve deney sonuçları uyumluluk göstermektedir. Burada ve Chowdhury nin (211) tezinde sunulan karşılaştırmalar kapsamında, deneysel sonuçların analitik modelin öngördüğü davranışla genel olarak tutarlı olduğu gözlemlenmiştir. 4. SONUÇ Bu çalışmada yetersiz bindirme boyu veya ankraj özelliklerine sahip betonarme kolonların yanal yükler altında davranışını temsil etmek için geliştirilmiş olan bir analitik modelin deneysel olarak doğrulanması üzerine yapılan çalışmalardan örnekler sunulmuştur. Geliştirilmiş olan model, bindirmeli ek bölgesinde oluşan sıyrılma deformasyonlarının beton ve donatı çeliğindeki birim şekildeğiştirmelerle etkileşimini göz önünde bulundurmakta, dolayısıyla sıyrılma deformasyonlarının kolonun tersinir tekrarlanır yükler altındaki yük şekildeğiştirme davranışına doğrudan etkisini öngörebilmektedir. Analitik model sonuçları çeşitli kolon numuneleri üzerinde yapılan yükleme deneyi sonuçlarıyla karşılaştırılmış; karşılaştırmalar sonucunda analitik modelin yanal yük öteleme davranışı, rijitlik, süneklik ve tersinir tekrarlanır davranış özellikleri bakımından deneysel ölçümlere yakın sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Model sonuçlarının ülkemizdeki mevcut binalarda rastlanan özellikler barındıran kolonlar için doğrulanması yönünde çalışmalarımız devam etmektedir. Önerilen analitik modelleme yönteminin, donatı sıyrılması etkilerinin betonarme yapıların deprem davranışına etkisinin daha iyi anlaşılabilmesi için önemli olduğu düşünülmekte, mevcut betonarme binaların deprem performansının doğrusal olmayan hesap yöntemleriyle değerlendirilmesi kapsamında da faydalı olacağı öngörülmektedir. 5

11-14 Ekim 211 ODTÜ ANKARA (a) Horzontal force P y (kn) 3 2 1-1 -2-3 -2-1 1 2 3 4 Top Displacement y (mm) Lateral Load (kn) 4 2-2 -4-1 -5 5 1 (b) 2S2H Measured -1-5 5 1 2S2H Lateral Drift (%) 1 5-5 -1 Calculated 4 8 Data Point Number (c) Lateral Force (Kips) 4 3 2 1-1 -2-3 176 132 88 44-44 -88-132 Lateral Force (kn) -4-176 -6-5 -4-3 -2-1 1 2 3 4 5 6 Drift Ratio (%) (d) Column Shear (kn) 15 1 5-5 -1-15 C2-8 -6-4 -2 2 4 6 8 Drift Ratio (%) Şekil 5. Yatay yük öteleme davranışı için deneysel sonuçların analiz sonuşlarıyla karşılaştırılması. (a) Specimen 1, Low ve Moehle (1987), (b) 2S2H, Melek ve Wallace (24), (c) FC15, Aboutaha v.d. (1996), (d) C2, Harajli ve Dagher (28). 6

11-14 Ekim 211 ODTÜ ANKARA (e) Column Shear (kn) 12 8 4-4 -8-12 C16-8 -6-4 -2 2 4 6 8 Drift Ratio (%) Dsiplacement (mm) -125-1 -75-5 -25 25 5 75 1 125 2 9 (f) Lateral Load (kips) 15 1 5-5 -1-15 -2 Specimen AB-1 6 3-3 -6-9 Lateral Load (kn) -5-4 -3-2 -1 1 2 3 4 5 Displacement (in.) 6 5 4 3 Force (KN) 2 1-1 -2 (g) -3-4 -5-6 -4.5-4 -3.5-3 -2.5-2 -1.5-1 -.5.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 8 6 (h) Force, F (kn) 4 2-2 -4-6 -8-6 -5-4 -3-2 -1 1 2 3 4 5 6 Drift (%) Şekil 5 (dvm.). Yatay yük öteleme davranışı için deneysel sonuçların analiz sonuşlarıyla karşılaştırılması (e) C16 Harajli ve Dagher (28), (f) AB1, Elgawady v.d. (21), (g) AF(CF)G1, Yıldız (26), (h) C54A1, Verdarame v.d. (28). 7

11-14 Ekim 211 ODTÜ ANKARA KAYNAKLAR Chowdhury, S.R. (211). Analytical Modeling of Reinforced Concrete Columns with Lap Splices. Doktora Tezi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Boğaziçi Üniversitesi, İstanbul. Elgawady, M., Endeshaw, M., McLean, D., ve Sack, R. (21). Retrofitting of rectangular columns with deficient lap splices. ASCE Journal of Composites for Construction 14:1, 22-35. Harajli, M.H. (29). Bond stress-slip model for steel bars in unconfined or steel, FRC, or FRP confined concrete under cyclic loading. ASCE Journal of Structural Engineering 135:5, 59-518. Verderame, G.M., Carlo, G.D., Ricci, P. ve Fabbrocino, G. (29). Cyclic bond behavior of plain bars, Part II: analytical investigation. Construction and Building Materials 23, 3512-3522. Harajli, M.H., ve Dagher, F. (28). Seismic strengthening of bond-critical regions in rectangular reinforced concrete columns using fiber-reinforced polymer wraps. ACI Structural Journal 15:1, 68-77. Verderame, G.M., Fabbrocino, G. ve Manfredi, G. (28). Seismic response of RC columns with smooth reinforcement, Part II: cyclic tests. Engineering Structures 3, 2289-23. Cho, J.Y. ve Pincheira, J.A. (26). Inelastic analysis of reinforced concrete columns with short lap splices subjected to reversed cyclic loads. ACI Structural Journal 13:2, 28-29. Yildiz, H.A. (26). Flexural Strengthening of Reinforced Columns Having Lap Splice Problem with Longitudinal FRP Composites, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi, Kocaeli. Melek, M. ve Wallace, J.W. (24). Cyclic behavior of columns with short lap splices. ACI Structural Journal 11:6, 82-811. Orakcal, K., Wallace, J.W. ve Conte, J.P. (24). Nonlinear modeling and analysis of reinforced concrete structural walls. ACI Structural Journal 11:3, 688-698. Fabbrocino, G., Verderame, G.M., Manfredi, G. ve Cosenza, E. (24). Structural models of critical regions in old-type RC frames with smooth rebars. Engineering Structures 26, 2137-2148. Aboutaha, R., Engelhardt, M.D., Jirsa, J.O. ve Kreger, M.E. (1996). Retrofit of concrete columns with inadequate lap Splices by the use of rectangular steel jackets. Earthquake Spectra 12:4, 693-714. Chang, G.A. ve Mander, J.B. (1994). Seismic Energy Based Fatigue Damage Analysis of Bridge columns: Part I Evaluation of Seismic Capacity. NCEER Technical Report, State University of New York, Buffalo, NY. Low, S.S. ve Moehle, J.P. (1987). Experimental Study of Reinforced Concrete Columns Subjected to Multi- Axial Cyclic Loading. EERC Report 87/14, Earthquake Engineering Research Center, University of Calirfornia, Berkeley, CA. Eligehausen. R., Popov E.P. ve Bertero, V.V. (1983). Local Bond Stress-Slip Relationships of Deformed Bars under Generalized Excitations. EERC Report, University of California, Berkeley, CA. Menegotto, M. ve Pinto, E. (1973). Method of analysis for cyclically loaded reinforced concrete plane frames including changes in geometry and non-elastic behavior of elements under combined normal force and bending. Proceedings of the IABSE Symposium on Resistance and Ultimate Deformability of Structures Acted on by Well-Defined Repeated Loads. Lisbon, Portugal. 8