Betonarme kolonlar için kesme yer değiştirmesi modellerinin karşılaştırılması

Öz

Bu çalışma, farklı kesme yer değiştirmesi modelleme yaklaşımlarının betonarme (BA) kolonların öngörülen sismik davranışı üzerindeki etkisini incelemektedir. Daha önce önerilmiş iki kesme modeli, yer değiştirme bileşeni modelleme çerçevesi kapsamında açık kaynaklı simülasyon platformu OpenSees’e uygulanmıştır. Daha önce test edilmiş kesme-kritik bir BA kolon, her iki yaklaşım kullanılarak modellenmiş ve analitik sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma, tepe yatay taşıma gücü, başlangıç rijitliği ve tepe sonrası dayanım azalışı gibi parametreleri içeren yatay yük–yer değiştirme ilişkisine odaklanmaktadır. Sonuçlar, her iki modelin de test edilen kolonun genel çevrimsel davranışını doğru bir şekilde yeniden ürettiğini göstermektedir. LeBorgne ve Ghannoum modeli başlangıç rijitliği ile boşalma rijitliği azalışını daha iyi yakalarken, Bicici ve Sezen modeli tepe sonrası dayanım kaybı ve artık yer değiştirmeleri daha gerçekçi biçimde temsil etmektedir. Bulgular, her iki kesme modelinin de sünek olmayan BA kolonların doğrusal olmayan yatay tepkisini güvenilir biçimde temsil edebildiğini doğrulamakta ve mevcut BA yapıların sismik performansının değerlendirilmesinde yararlı araçlar sunduğunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler

• betonarme kolonlar
• kesme çökmesi
• döngüsel hareket
• kesme yer değiştirmesi
• OpenSees

Comparison of shear displacement models for reinforced concrete columns

Abstract

This study investigates the influence of different shear displacement modeling approaches on the predicted seismic behavior of reinforced concrete (RC) columns. Two previously proposed shear models are applied in the open-source simulation platform OpenSees within a displacement component modeling framework. A shear-critical RC column previously tested is modeled using both approaches, and the analytical results are compared with test results. The comparison focuses on the lateral load–displacement relationship, including parameters such as peak lateral strength, initial stiffness, and post-peak strength degradation. Results indicate that both models accurately reproduce the global cyclic behavior of the tested column, with the LeBorgne and Ghannoum model better capturing the initial stiffness and unloading stiffness degradation, while the Bicici and Sezen model provides a more realistic representation of post-peak strength loss and residual displacements. The findings confirm that both shear models can reliably represent the nonlinear lateral response of non-ductile RC columns, providing useful tools to calculate the seismic performance of existing RC structures.

Keywords

• reinforced concrete columns
• shear failure
• cyclic behavior
• shear displacement
• OpenSees

Kaynakça

1. M. R. LeBorgne, and W. M. Ghannoum, Calibrated analytical element for lateral-strength degradation of reinforced concrete columns. Engineering Structures, 81, 35-48. 2014. https://doi.org/10.1016/ j.engstruct.2014.09.030.
2. B. Yu, C. Ning, B. Li, Hysteretic model for shear-critical reinforced concrete columns. J Struct Eng. 2016;142(9):04016056.
3. M. R. LeBorgne and W. M. Ghannoum, Analytical Element for Simulating Lateral-Strength Degradation in Reinforced Concrete Columns and Other Frame Members. Journal of Structural Engineering, 140(7), 04014038. 2014. https://doi.org/10.1061/ (ASCE)ST.1943541X.0000925
4. E. Bicici and H. Sezen, Cyclic shear displacement model for reinforced concrete columns. Engineering Structures, 247, 113211. 2021. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113211
5. H. Sezen, Seismic Behavior and Modeling of Reinforced Concrete Building Columns. Ph.D. Thesis. University of California, Berkeley, USA. 2002
6. F. McKenna, G. L. Fenves, M.H.Scott, Open system for earthquake engineering simulation. Pacific Earthquake Engineering Research Center. University of California; 2004.
7. E. Bicici and H. Sezen, Cyclic displacement model for reinforced concrete columns. Earthquake Engineering & Structural Dynamics 52 (1), 71–87, 2023. https://doi.org/10.1002/eqe.3747.
8. F. Braga, R. Gigliotti, M. Laterza, M. D’Amato, S. Kunnath. Modified steel bar model incorporating bond-slip for seismic assessment of concrete structures. J Struct Eng. 138(11),1342-1350, 2012.

9. M.R. Salari, E. Spacone, Finite element formulation of one-dimensional elements with bond-slip. Eng Struct. 23:8, 15-826, 2001.
10. E.J. Setzler, H. Sezen. Reinforcement slip in reinforced concrete columns. ACI Structural Journal. 105(3), 280-289, 2008.
11. M. Dogan. Failure of structural (RC, masonry, bridge) to Van earthquake. Engineering Failure Analysis 35, 489-498, 2013. http://dx.doi.org/10.1016/ j.engfailanal.2013.05.010
12. D.E. Lehman, J.P. Moehle, Seismic performance of well-confined concrete bridge columns. Report No. PEER-1998/01, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, 2000
13. M. Saatcioglu, G. Ozcebe, Response of reinforced concrete columns to simulated seismic loading. ACI Structural Journal, 86, 3–12, 1989.
14. J.A. Pincheria, F.S. Dotiwala, J.T. D’Souza. Seismic analysis of older reinforced concrete columns. Earthquake Spectra. 15(2), 245–72, 1999.