Geleneksel Donatılı Bağ Kirişlerinin Kapasite Tasarım Üzerine Parametrik bir Çalışma

Abstract

Diğer modern deprem yönetmeliklerinde olduğu gibi, 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde de (TBDY, 2018) kapasite tasarımı ilkesi ve uygulamaları yer almaktadır. Kapasite tasarımı ilkesine göre, betonarme elemanlarda kesme kırılmasının oluşması önlenmelidir. Betonarme elemanların daha yüksek bir kapasiteye sahip olacak şekilde boyutlandırılması, boyuna ve enine donatıların uygun bir şekilde yerleştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, net açıklığının kesit yüksekliğine oranı 2≤ln/h≤4 olan geleneksel donatılmış betonarme bağ kirişlerinin davranışı araştırılmıştır. Bağ kirişleri diyagonal donatılı ve geleneksel donatılı olacak şekilde iki farklı şekilde tasarlanmaktadır. Geleneksel donatılmış betonarme bağ kirişlerinin kesit genişliği 300mm, kesit yüksekliği 800mm ve kesit faydalı yüksekliği 750mm olacak şekilde seçilmiştir. Geleneksel donatılmış bağ kirişlerde beton sınıfı C30 ve C45 donatı sınıfı B420C olarak seçilmiştir. Geleneksel donatılmış betonarme bağ kirişlerde çekme ve basınç donatısı oranları eşit alınmıştır. Bu çalışmada geleneksel donatılmış bağ kirişlerinin taşıma kapasiteleri kapasite tasarımı ile elde edilmiştir. Bağ kirişlerde beton basınç dayanımının, boyuna donatı oranının, enine donatıların çapı ve aralığının ve kiriş açıklığının yüksekliğine oranının (ln/h) kesme taşıma kapasitesine etkisi araştırılmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre geleneksel donatılmış betonarme bağ kirişlerinde, enine donatı çapının, enine donatı aralığının, beton basınç dayanımının ve (ln/h) oranının kesme kapasitesine etkili olduğunu ispatlanmıştır.

Keywords

• Bağ kirişi
• Kapasite tasarımı
• Betonarme binalar
• Süneklik
• Net açıklık
• Geleneksel donatılmış bağ kirişleri.

A Parametric Study on the Capacity Design of Conventional Reinforcement Coupling Beams

Abstract

As with other modern earthquake regulations, the Turkey Seismic Building Code (TSC, 2018) capacity design principles and applications are included. According to capacity design principle, occurrence of the shear failure should be prevented. Reinforced concrete elements should be dimensioned and their longitudinal and transverse reinforcements should be placed appropriately to have a higher capacity. In this study, behavior of conventionally reinforced concrete coupling beams with a net span to section height ratio of 2≤ln/h≤4 was investigated. The coupling beams reinforcement are designed in two different types, diagonal reinforced and conventional reinforced. Conventional reinforced concrete coupling beams are selected to have cross section width of 300 mm, section height of 800mm and available head section of 750mm. In conventional reinforced concere coupling beams, C30 and C45 concrete class and B420C reinforcement class have been selected. In conventional reinforced concrete coupling beams, the tensile and compression reinforcement ratios were taken equal. In this study, the bearing capacity of conventional reinforced concere coupling beams were obtained by capacity design. The effects of concrete compressive strength, longitudinal reinforcement ratio, diameter and spacing of transverse reinforcement and (ln/h) ratios on coupling beams were investigated. According to the results obtained from the study, it has been proved that the diameter of transverse reinforcement, transverse reinforcement space, concrete compressive strength and (ln/h) ratios are effective on shear capacity of the conventional reinforced concrete coupling beams.

Keywords

• Coupling beams
• Capacity design
• Reinforced concrete buildings
• Ductility
• Net span
• Conventional reinforcement coupling beams.

References

1. [1] S. F Breña, O. Ihtiyar, “Performance of conventionally reinforced coupling beams subjected to cyclic loading”. J Structure Eng., 137:665–76, 2011.
2. [2] L. Erwin, H. Yu. Chang and other. “An investigation on seismic behavior of deep reinforced concrete coupling beams”. ACI Structural journal, Title No 113-S20, 2016.
3. [3] N. Abu Bakar and G. K. Chan, “Experimental Study of Intermediate Length Coupling Beams subjected to Monotonic Load.” KSCE Journal of Civil Engineering 21(7):2807-2813, 2017.
4. [4] L. Erwin, S. J. Hwang and other. “Cyclic tests of reinforced concrete coupling beam with intermediate span-depth ratio”. ACI Structural journal, Title No 113-S43, 2016.
5. [5] ACI 318-14. “Building code requirements for structural concrete” (ACI 318–14) and commentary/reported by ACI Committee 318. Farmington Hills, Mich.: American Concrete Institute; 2014.
6. [6] SAP2000 v20.2.0, “Structural Analysis Program, Computers and Structures Inc.”, Berkeley, California, 2018.
7. [7] TBDY, 2018, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği”, T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara.
8. [8] Mander, J. T., Priestley, M. J. N. and Park, R., 1988a. “Theoretical stress-strain model for confined concrete” Journal of Structural Engineering, Vol. 114, No. 8, pp.1804-1826.

9. [9] TS 500, 2000, “Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları”, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
10. [10] ASCE standard, ASCE/SEI 41-17, “Seismic rehabilitation of existing buildings/ American Society of Civil Engineers”. Reston. Va, American Society of Civil Engineers, 2017.
11. [11] Standards New Zealand – NZS 3101. “Concrete structures standard.” Wellington: Standards New Zealand, c1995; 1995.
12. [12] Paulay T, Priestley MJN. Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings. New York: Wiley; 1992.
13. [13] Taranath BS. Steel, concrete, and composite design of tall buildings. 2nded. New York: Mc Graw-Hill; 1998.
14. [14] FEMA 356. Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings/prepared by the American Society of Civil Engineers; prepared for Federal Emergency Management Agency. Reston, Va.: American Society of Civil Engineers; Washington, DC: Federal Emergency Management Agency; 2000.
15. [15] Son Vu Ngoc, Li Bing and other, 2014. “Effective stiffness of reinforced concrete coupling beams” Journal of Engineering Structures, Vol 76 (2014) 371–382.