ÇERÇEVELERDE DONATI KOROZYONUNUN TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİLERİ

Abstract

Türkiye’de yetersiz paspayı, kötü malzeme, yıpratıcı çevresel etkiler vb. nedenlerle donatı korozyonuna uğramış betonarme eleman kesitlerine sıkça rastlanmaktadır. Kesitte donatı çapının azalması, aderans kaybı, beton çatlakları ve donatının mekanik özelliklerinin değişmesi, korozyonun başlıca sonuçlarıdır. Bu sonuçların deprem bölgelerinde yer alan binalarda yapısal davranış üzerindeki olumsuz etkileri araştırılmalıdır. Bu çalışmanın amacı, korozyona uğramış betonarme çerçeve sistemli binaların deprem etkisi altındaki davranışlarını incelemektir. Bu inceleme, başlangıç (sistemde korozyon etkisinin olmadığı) durumundaki yapısal davranış ile korozyon etkisi sonrası yapısal davranış karşılaştırılmak suretiyle yapılacaktır. Bu amaçla, perdesiz düzlem çerçeve sistemler üzerinde korozyonsuz ve çeşitli seviyelerde korozyon etkisinde yapısal çözümlemeler yapılmıştır. Bu çözümlemeler, iki aşamadan meydana gelmektedir. İlk aşamada (kesit analizleri), kolon ve kiriş kesitlerinin her farklı korozyon durumu için moment-eğrilik (M-κ) ve normal kuvvet-eğilme momenti (N-M) karşılıklı etkileşim diyagramları çizilmiştir. İkinci aşamada (sistem analizleri) ise her farklı korozyon durumu için çerçeve sistemin itme analizi yapılmıştır. Ardından, gerekli dönüşümlerden sonra, çerçevenin modal kapasite eğrisi elde edilmiş ve hedef deplasman hesaplanmıştır. Ayrıca kesitlerin hasar durumları da incelenmiştir. Çözümleme ve değerlendirmelerde DBYBHY-2007, ATC 40, FEMA 273 gibi ulusal ve uluslararası şartnamelerden faydalanılmıştır. Çözümleme sonuçlarına göre, betonarme elemanı etkileyen donatı korozyonunun türü, şiddeti ve yapı üzerindeki yeri taşıyıcı sistem davranışını olumsuz yönde etkileyen değişkenler olarak ortaya çıkmaktadır. Özellikle mevcut binaların sismik değerlendirilmesi sırasında korozyon etkilerinin çok yönlü olarak göz önüne alınması önerilmektedir.

Keywords

• Çerçeve sistem, Deprem, Donatı, Kapasite, Korozyon

EFFECTS OF THE REBAR CORROSION TO STRUCTURAL SYSTEM BEHAVIOR OF FRAMES

Abstract

In Turkey, reinforced concrete sections which are suffered corrosion of reinforcement because of inadequate concrete cover, bad material, damaging environmental actions etc. are frequently observed. Reduction in cross-section diameter of reinforcement, loss of bond stress, cracks in concrete, and changes in the mechanical properties of reinforcement are mainly results of corrosion. Negative results of the structural behavior of buildings which have located in earthquake zones should be investigated. The aim of this study is to examine the behavior of reinforced concrete building frame systems exposed to rebar corrosion and earthquake loads. Structural behavior of sound system (the system without corrosion) will be compared with respect to behavior of corroded system. Nonlinear analyses were performed on the sound frame system and on the frame systems exposed to different level of rebar corrosion. These analyses have occurred in two steps. In the first step (the section analysis), normal force-moment (N-M) interaction diagrams and moment-curvature (M-κ) diagrams of column and beam sections for each different corrosion level are drawn. In the second step (system analysis) static pushover analysis were performed for each different corrosion stituation, modal capacity curves were obtained and the target displacement were calculated for each corrosion level. In addition, damages of sections were examined. In analysis, such as ATC-40, FEMA-273, TEC-2007, national and international specifications were benefitted for analysis. According to the results of analysis; type, intensity and location of corrosion affect behavior of structural system negatively. During the seismic evaluation of existing buildings, consideration corrosion effects are suggested as versatile.

Keywords

• Frame system, Earthquake, Rebar, Capacity, Corrosion.

References

1. ACI-222R-01 (2001). Protection of Metals in Concrete Against Corrosion. American Concrete Institute, Detroit.
2. Apostolopoulos, C. A., Papadakis, V. G. (2008). Consequences of Steel Corrosion on the Ductility Properties of Reinforcement Bar. Construction and Building Materials, 22, 2316–2324.
3. Bentur, A., Diamond, S., Berke, N. S. (1997). Steel Corrosion in Concrete: Fundamentals and Civil Engineering Practice. E&FN Spon, London, UK.
4. CSI SAP 2000 V-14, (2009). Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures Basic Analysis Reference Manual Computer and Structures Inc., Berkeley, California.
5. DBYBHY-07, (2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Ankara, Türkiye.
6. Jones, D. (1996). Principles and Prevention of Corrosion, 2nd Ed., Simon&Schuster/A Viacom Company, New Jersey.
7. Lee, H.S., Cho, Y.S. (2009). Evaluation of the Mechanical Properties of Steel Reinforcement Embedded in Concrete Specimen as a Function of the Degree of Reinforcement Corrosion, Springer Science, 81–88.
8. Özmen, H., İnel, M. ve Bilgin, H. (2007). Betonarme Elemanların Doğrusal Ötesi Davranışlarının Modellenmesi. 6. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 207-216, İstanbul.

9. Rodriguez, J., Andrade, C. (2001). Contecvet - a Validated Users Manual For Assessing the Residual Service Life of Concrete Structures. Geocısa, Madrid, Spain.
10. Tuutti, K. (1982). Corrosion of Steel in Concrete. Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockholm.
11. XTRACT, (2007). Cross-Sectional Structural Analysis of Components, TRC Companies, Inc., USA.