Düşük dayanımlı betonla üretilen kolonlarda kesit hasar sınırlarının TBDY 2018’e göre deneysel olarak incelenmesi

Abstract

Türkiye’de riskli yapı olarak değerlendirilebilecek eski betonarme binaların beton dayanımları çok düşüktür. Çalışmada, bu tür binalarda bulunan betonarme kolonlar için TBDY 2018’de (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018) öngörülen hasar sınırları deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaçla, düşük dayanımlı beton kullanılarak dört adet betonarme konsol kolon hazırlanmıştır. Kolonlar yüksek sabit eksenel yük ve artan tekrarlı tersinir yatay yükler altında %5 yer değiştirmeye kadar test edilmiştir. Deney sonuçlarından, kolonların yatay yük-yer değiştirme ve moment-eğrilik diyagramları elde edilmiştir. TBDY 2018’de belirtilen; plastik dönme kapasitesine, beton ve çelik şekildeğiştirmesine bağlı olarak hasar sınırları tespit edilmiştir. Bu hasar sınırlarına karşılık gelen kolon hasarları gözlenmiş ve değerlendirilmiştir. Sınırlı Hasar (SH) sınırına ulaşıldığında, hasarlar genellikle kılcal eğilme çatlakları şeklinde oluşmuş ve sınırlı miktarda elastik ötesi davranış gözlenmiştir. Kontrollü Hasar (KH) sınırında kolon kabuk betonlarında ezilme başlamış ancak, bir kolon hariç, dayanım kaybı olmamıştır. Göçme Öncesi Hasar (GÖ) sınırında, kalıcı hasarlar meydana gelmiş ve kabuk betonu dökülen iki kolonda %10’a kadar dayanım kaybı gözlenmiştir. GÖ hasar sınırından sonra büyük hasarlar ve taşıma kapasitesindeki önemli azalmalar meydana gelmiştir. Hasarlar TBDY 2018’de plastik mafsal olarak tanımlanan Lp=0.5h uzunluğunda bir bölgede yoğunlaşmıştır. Bu karşılaştırmalara göre, TBDY 2018’deki değerlendirme yönteminin yüksek eksenel yük etkisindeki düşük beton dayanımına sahip kolon elemanların hasar sınırlarını belirlemede güvenilir sonuçlar verdiği söylenebilir.

The concrete compression strength of old-type reinforced concrete (RC) buildings, which can be evaluated as vulnerable structures in Turkey, is considerably low. In the study, the damage limits according to TBSC 2018 (Turkish Building Seismic Code 2018) for RC columns in such buildings were investigated experimentally. For this purpose, four RC cantilever column specimens were casted with low strength concrete. Test columns were tested up to 5% drift ratio under relatively high constant axial load and cyclic lateral loads. The experimental lateral load-displacement and moment-curvature curves of the columns were obtained. According to TBSC 2018; damage limits were determined depending on a calculated plastic rotation capacity and material strains of concrete and reinforcing steel. Observed damages on columns corresponding to calculated damage limits were evaluated. When the Limited Damage (LD) state was reached, the damages generally formed as hairline flexural cracks and a limited inelastic behavior was observed. At the Controlled Damage (CD) state, the cover concrete crushing onset, but lateral strength was not decreased except for one of the test column. Residual damage has occurred at the Collapse Prevention (CP) limit and approximately 10% strength loss has been observed in two of test columns due to the spalling of cover concrete. Beyond the CP damage limit, major damage and significant strength loss occurred. The damage accumulated in the length of Lp=0.5h defined as the plastic hinge length in TBSC 2018. According to experimental and analytical comparisons, it can be said that the damage limits of TBSC 2018 provides reliable predictions for RC columns with low concrete strength under the effect of high axial load.