Analytical Investigation of Confined and Unconfined Concrete Strength of Reinforced Concrete Columns

Abstract

Reinforced concrete columns are the critical members of moment-resisting structural systems and have to be designed adequately in strength and ductility. Transverse reinforcement in concrete columns plays an important role in the improvement of strength and ductility of columns, especially when they are subjected to severe ground motion. Transverse reinforcement in concrete columns can be used to delay the local buckling of longitudinal bars, resist shear forces, avoid the sudden shear failure and confine the concrete to improve the strength and ductility. The behavior of reinforced concrete members subjected to seismic loads is mainly based on the ultimate strength of concrete and its ductility. Reinforced concrete column models having different cross-section have been designed to investigate these parameters. The effects of the transverse reinforcement spacing and transverse reinforcement diameter on the behavior of column models have been analytically investigated. Previously proposed analytical models were used to investigate the behavior of the reinforced confined column models. Stress-strain relationships were obtained for the confined concrete columns and the obtained results were compared and interpreted.

Keywords

• Confined concrete,Confining reinforcement,Confined concrete strength,Ductility,Stress-strain relationship

BETONARME KOLONLARIN SARGISIZ ve SARGILI BETON DAYANIMININ ANALİTİK OLARAK ARAŞTIRILMASI

Abstract

Betonarme kolonlar taşıyıcı sistemlerin moment aktaran kritik yapısal sistemleridir ve yeterli dayanım ve süneklikte tasarlanmalıdır. Betonarme kolonların sargı donatısı özellikle depreme maruz kaldıkları durumlarda sargı etkisi ile kolonların dayanım ve sünekliğinin artırmasında önemli rol oynar. Betonarme kolonlarda sargı donatısı boyuna donatının yerel burkulmasını geciktirmek, kesme kuvvetine karşı koymak, ani kesme kırılmasını önlemek ve sargı etkisi ile dayanım ve sünekliği artırmak için kullanılır. Sismik yüklere maruz kalan betonarme elemanların davranışı, esas olarak betonun nihai dayanımına ve sünekliğine bağlıdır. Bu parametreleri araştırmak için değişik geometride betonarme kolon modelleri tasarlanmıştır. Sargı donatı çapının ve sargı donatı aralığının betonarme kolon modellerinin davranışına etkisi analitik olarak araştırılmıştır. Sargı donatıları ile sarılmış betonarme kolon modellerinin davranışını araştırmak için literatüre sunulmuş olan analitik modeller kullanılmıştır. Farklı parametrelerde tasarlanan sargılı kolon modelleri için gerilme-birim şekil değiştirme eğrileri çizilmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak yorumlanmıştır.

Keywords

• Sargılı beton,Sargı donatısı,Sargılı beton dayanımı,Süneklik,Gerilme-şekil değiştirme ilişkileri

References

1. Canbay, E., Ersoy, U., Özcebe, G., Sucuoğlu, H., Wasti, S. T., 2010, Binalar İçin Deprem Mühendisliği Temel İlkeler, ISBN: 9799789944070, ODTÜ, Akademik Kitaplar Yayınevi, Ankara.
2. Ersoy, U., Özcebe, G., 2012, Betonarme 1, İSBN: 978-975-503-215-31, Evrim Yayınevi ve Bilgisayar San. Tic. Ltd. Şti, İstanbul.
3. Foroughi, S., 2018, Sargılı ve Sargısız Betonarme Elemanların Davranışlarının Gerilme-Şekil Değiştirme Modellerinin Araştırılması, Doktora Semineri, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya/Türkiye.
4. Hognestad, E., 1951, “A study of combined bending and axial load in reinforced concrete members“, University of Illinois Engineering Exp. Station. Bulletin. Vol. 49, No. 22.
5. Mander, J. B., 1983, Seismic design of bridge piers, PhD Thesis, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.
6. Mander, J. B., 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.
7. Mander, J. B., Priestley, M. J. N. Park, R. , 1988b, “Observed stress-strain behavior of confined concrete“, Journal of Structural Engineering. Vol. 114, No. 8, pp. 1827-1849.
8. Saatcioglu, M., Ravzi, S. R., 1992, “Strength and ductılıty of confıned concrete“, Journal of Structural Engineering, Vol. 118, No. 6, pp.1590-1607.

9. TBDY, 2018, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, T.C. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara.
10. TS500, 2000, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Türk Standardları Enstitüsü, TSE, Ankara.