EFFECT OF CONFINING REINFORCEMENT AND AXIAL LOAD IN DETERMINING DEFORMATION BASED DAMAGE LIMITS

Abstract

In order to determine the earthquake performance of structural elements, the deformation-based damage limits for reinforced concrete elements in Turkish Building Earthquake Code (TBEC) 2018 were analyzed analytically. Reinforced concrete column models with square cross-section having different parameters were designed. From the moment-curvature relationships based on real material behaviors, curvature ductility and yield rotation values were obtained for column sections. Analytically investigated parameters were calculated from TBEC 2018 provisions and moment-curvature relationships. Afterward, deformation based damage limits given in TBEC 2018 were analyzed analytically in order to determine the earthquake performance of reinforced concrete columns. For the collapse prevention, controlled damage and limited damage performance levels defined in TBEC 2018, deformation limits and plastic rotation values of reinforced concrete columns were obtained. For the reinforced concrete columns, the damage limits corresponding to the deformation demands according to different damage limits were observed and the damage limits were evaluated. The performance values of the columns were investigated by calculating the deformation limits for different performance levels of reinforced concrete columns, total unit deformations of concrete calculated according to different confining reinforcement ratios, and yield rotation and plastic rotation values at different axial load levels. From the analysis, it was obtained that the damage limits decreased with the increase of the axial load level, the amount of confining reinforcement became more important at the same axial load levels and the damage limits envisaged by the regulation were extremely effective.

Keywords

• Moment-Curvature Relation
• Performance Level
• Damage Limits
• Deformation Limits
• Plastic Rotation

ŞEKİL DEĞİŞTİRME ESASLI HASAR SINIRLARININ BELİRLENMESİNDE SARGI DONATISININ VE EKSENEL YÜKÜN ETKİSİ

Abstract

Yapısal elemanların deprem performansının belirlenmesi için Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) 2018’de betonarme elemanlar için öngörülen şekil değiştirme esaslı hasar sınırları analitik olarak incelenmiştir. Farklı parametrelerde kare enkesitli betonarme kolon modelleri tasarlanmıştır. Gerçek malzeme davranışları esas alınarak elde edilen moment-eğrilik ilişkilerinden kolon kesitleri için eğrilik sünekliği ve akma dönmesi değerleri elde edilmiştir. Analitik olarak araştırılan parametreler TBDY 2018 hükümlerinden ve kesitlerin moment-eğrilik ilişkilerinden hesaplanmıştır. Daha sonra betonarme kolonların deprem performanslarının belirlenmesi için TBDY 2018’de verilen şekil değiştirme esaslı hasar sınırları analitik olarak hesaplanmıştır. TBDY 2018’de tanımlanmış olan Göçmenin Önlenmesi, Kontrollü Hasar ve Sınırlı Hasar performans düzeyi hasar seviyeleri için betonarme kolonların şekil değiştirme sınırları ile plastik dönme değerleri elde edilmiştir. Betonarme kolonlar için farklı hasar sınırlarına göre şekil değiştirme taleplerine karşılık gelen hasar sınırları gözlenmiş ve hasar sınırları değerlendirilmiştir. Betonarme kolonların farklı performans düzeyleri için oluşan şekil değiştirme değerleri, farklı sargı donatı oranına göre hesaplanan beton toplam birim şekil değiştirmeleri ve farklı eksenel yük seviyelerinde akma dönme değerleri ve plastik dönme değerleri hesaplanarak kolonların performans düzeyleri araştırılmıştır. Analizlerden eksenel yük seviyesinin artmasıyla hasar sınırlarının azaldığı, aynı eksenel yük seviyelerinde sargı donatı miktarının daha da önem kazandığı ve yönetmeliğin öngördüğü hasar sınırlarının son derece etkili olduğu sonuçları elde edilmiştir.

Keywords

• Moment-Eğrilik İlişkisi
• Performans Düzeyi
• Hasar Sınırları
• Şekil Değiştirme Sınırları
• Plastik Dönme

References

1. Acun, B., Sucuoğlu, H., 2011. Betonarme Kolonların Şekildeğiştirme Performans Sınırlarının Deneysel Gözlemlerle Değerlendirilmesi. İMO Teknik Dergi, 22 (108), 5523-5541.
2. Aydemir, C., Kırçıl, M. S., Hancıoğlu, B., Zorbozan, M., 2011. Betonarme Kolonların Hasar Sınır Eğriliklerinin Belirlenmesi. İMO Teknik Dergi, 22 (109), 5613-5642.
3. Celep, Z., Kumbasar, N., 2004. Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı. Beta Dağıtım, İstanbul, 596s.
4. Çavdar, Ö., Bayraktar, E., Çavdar, A., 2015. Mevcut Perdeli Betonarme Bir Yapinindoğrusal Olmayan Yöntemledeprem Performansinin Belirlenmesi. International Burdur Earthquake & Environment Symposium (IBEES2015), 7-9 May 2015, Mehmet Akif Ersoy University, Burdur, Türkiye, 233-241.
5. Elçi, H., Göker, K. A., 2018. Comparison of Earthquake Codes (TEC 2007 and TBEC 2018) In Terms of Seismic Performance of RC Columns. International Journal of Scientific and Technological Research, 4 (6), 9-21.
6. Foroughi, S., Yüksel, S. B., 2019. Betonarme Kolonların Şekil Değiştirme Esaslı Hasar Sınırlarının Araştırılması. Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 11 (2), 584-601.
7. Hasgül, U., Yavaş, A., Türker, K., Terzi, M., Birol, T., 2016. Dbybhy-2007’de Tanımlanan Hasar Kriterlerinin Betonarme Kolon Elemanlar İçin İncelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 21 (2), 499-514.
8. Mander, J. B., Priestley, M. J. N., Park, R., 1988. Theoretical stress-strain model for confined concrete. Journal of Structural Engineering, ASCE, 114 (8), 1804-1826.

9. Priestley, M. J. N., Calvi, G. M., Kowalsky, M. J., 2007. Displacement-based seismic design of structures. IUSS Press, Pavia, Italy.
10. SAP2000. Structural software for analysis and design, Computers and Structures, Inc. Version 20.2.0. USA.
11. Sinani, B., 2014. Mevcut betonarme yapıların deprem performansının analizi. T.C. Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Niğde.
12. TBDY., 2018. Türkiye bina deprem yönetmeliği. T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara.
13. TS500., 2000. Betonarme yapıların tasarım ve yapım kuralları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
14. Ulutaş, H., 2019. DBYBHY (2007) ve TBDY (2018) Deprem Yönetmeliklerinin Kesit Hasar Sınırları Açısından Kıyaslanması. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 17, 351-359.
15. Ulutaş, H., Tekeli, H., Demir, D., 2015. Kesit Hasar Sinirlarinin Belirlenmesinde Sargilama Durumunun Etkisi. International Burdur Earthquake & Environment Symposium (IBEES2015), 7-9 May 2015, Mehmet Akif Ersoy University, Burdur-Türkiye.
16. Ucar, T., Merter, O., Duzgun, M., 2015. Determination of lateral strength and ductility characteristics of existing mid-rise RC buildings in Turkey, Computers and Concrete, 16 (3), 467-485.