Betonarme Kolonların Basalt Hasır Donatılı Püskürtme Grc İle Depreme Karşı Güçlendirilmesi: Etriye Kanca Açısı Ve Boyunun Etkisi

Abstract

Türkiye dünyanın sismik yönden en aktif bölgelerinden birisidir ve can ve mal kaybına neden olan büyük magnitüdlü pek çok depreme maruz kalmıştır. Son depremler, Türkiye'deki mevcut yapı stokunun çok düşük beton basınç dayanımı, kolonlardaki yetersiz enine donatılar, etriyelerdeki detay zayıflıkları/yapım hataları ve bina kullanımının tasarımdaki amaca uygun olmaması gibi pek çok nedenlerle yetersiz deprem davranışına sahip olduğunu açığa çıkarmıştır. FRP kompozit malzemelerin bu eksikliklerin giderilmesi amacı ile yapı mühendisliğinde de kullanımı günden güne artmaktadır. Önceki yıllarda ABYYHY-1975 ve TS500-1984 yönetmeliklerine göre deprem esnasında yeterli davranışı göstermesi beklenen yapılar yeni tasarım yönetmelikleri olan DBYBHY-2007 ve TS500-2000 e göre yetersiz çıkmakta ve bu yapıların güçlendirilmesi gerekmektedir.Meydana gelen depremler sonrası betonarme yapılarda yapılan araştırmalar, yapının en fazla zarar görmesine neden olan yapısal elemanın kolonlar olduğunu ortaya koymuştur. Betonarme bir yapıda kolonlar eğer kendisinden beklenen performansı göstermiş ise yapı ayakta kalmış ve daha az hasarla depremi atlatmıştır. Betonarme yapıların deprem anında ayakta kalması büyük ölçüde kolonlar aracılığıyla olduğu için, yapılan çalışmalar bu yapı elemanı üzerinde yoğunlaşmakta ve yıllardan beri bu konu üzerinde sayısız bilimsel çalışma yapılmış ve yapılmaktadır. Bu çalışmada; zayıf ve iyi donatılmış betonarme kolonların sismik performansları ve aynı karakteristiklere sahip betonarme kolonlarda TRM nin eğilme davranışında ve enerji tüketme kabiliyetindeki etkileri deneysel olarak incelenmiş ve sonuçlar kolonların histeretik davranışlarını tahmin için önerilen modellerle teorik olarak karşılaştırılmıştır. Deneyler; dikdörtgen kesitli, sabit yüksek eksenel kuvvete sahip ve çevrimsel yatay yüklemeye maruz 8 adet kolonda yürütülmüştür. Bu amaç doğrultusunda çalışmanın ilk bölümünde öncelikle çalışmanın amacı ve kapsamı anlatılmıştır. Konunun devamında ilgili geçmişte yapılan çalışmalardan kronolojik sıraya göre bahsedilmiş, TRM malzeme ile güçlendirme yönteminin gelecekte çok sık kullanılacak bir yöntem olduğu vurgulanmıştır. İkinci bölümde, deney numunelerinin özellikleri, deney numunelerinin üretim aşamaları ve deney düzeneği açıklanmış, deneylerde kullanılan malzeme özellikleri belirtilmiştir. İç ve dıştan sargılanmış kolonların davranışı üçüncü bölümde analitik çalışma kapsamında sunulmuştur. Dördüncü bölümde, test sırasında gözlenmiş kolonların davranışı anlatılmıştır. Deney sonuçlarının detaylı şekilde anlatıldığı ve çeşitli grafikleri kullanarak sonuçları birbirile karşılaştırdığı beşinci bölümün sonrasında, altıncı bölümde deney sonuçları yorumlanmış ve değerlendirmeler anlatılmıştır. Teorik çalışmalar kapsamında elemanların yük kapasiteleri, yük-yerdeğiştirme (öteleme oranı) ilişkileri, hasar durumları ve deprem sırasında maruz kalacakları öteleme oranları tahmin edilmeye çalışılmıştır. Deney sonuçları dayanım, süneklik, enerji yutma kapasitesi, rijitlik, kalıcı deformasyonlar ve göçme modları bakımından değerlendirilmistir ve sonuçlar Basalt Hasır Donatılı Püskürtme GRC ile sargının ötelenme oranı ve çevrimsel deformasyon kapasitesi bakımından zayıf ve iyi detaylandırılmış kolonlarda çok etkili olduğunu göstermiştir.

Turkey is one of the most seismically active regions on the earth which is exposed to large magnitude earthquakes, resulting in substantial loss of life and property damage. Recent earthquakes in Turkey revealed that a remarkable number of existing buildings have poor seismic performance because of very low axial compressive strength of the concrete, inadequate lateral reinforcement in the columns, insufficient details in the stirrups or design/construction errors and change in the facility use. Most of the structures which were built by previous versions of Turkish codes (i.e. ABYYHY 1975 and TS500-1984) were expected to have a sufficient performance during the earthquakes but according to the New Turkish codes (i.e. DBYBHY 2007 and TS500-2000), strengthening is required to improve the performance of the same structures to prevent from another disaster. All of mentioned reasons were caused New Turkish Seismic Code introduced a section to improve the performance of old structures to prevent disastrous consequences. Confinement of concrete by FRP is an efficient technique used to increase the load carrying capacity and/or ductility of a column and lateral pressure in the concrete case. There are several advantages of using FRP for rehabilitation of RC structures. However, some drawbacks require attention of FRP users. These drawbacks are (1) poor behavior of epoxy resins at temperature, (2) relatively high cost of epoxies, (3) hazards for the manual worker, (4) inability to apply FRP on wet surfaces or at low temperatures, (5) lack of vapor permeability, which may cause damage to the concrete structure, and (6) incompatibility of epoxy resins and substrate materials. One possible solution to the previous problems would be use of textile with cement based mortars in place of fiber sheets. In the last decades, a large amount of research has indicated that textile reinforced mortar jacketing is promising solution for the confinement of RC columns, including poorly detailed ones in seismic regions. Using textile with special mortars (GRC) as a mix component and special applying system (spraying the mortar until covering all textile) is separate this study with other experimental studies. This composite material is known as Textile Reinforced Mortar (TRM) and the presence of glass fibers in the cement matrix instead of resin matrix offers the new way for the use of lower textile, which is less expensive. The use of Textile Reinforced Mortar (TRM) as an external reinforcement is currently being explored by the construction industry as a new material. In this study, seismic performance of poor and well detailed RC columns and effectiveness of TRM for improving flexural behavior and energy dissipation capacity of the same characteristic reinforced concrete columns are experimentally investigated and compared with theoretical models which are used to estimate the hysteretic behavior of columns. The test specimens were cantilever type columns, representing half a column in a real building frame. All specimens were subjected to cyclic lateral and constant high-axial loads. At the stage of specimen designing, columns were expected to fail in flexural behavior before reaching their shear strength. In addition, four of the columns were designed as reference specimens and others, which had the same characteristics, were confined by three layers of Basalt mesh sprayed with Glass Fiber Reinforced Cement until covering all textile layers. Characteristics of the specimens are low strength concrete with plain longitudinal reinforcement bar. For this purpose, primarily in the first chapter of the thesis, purpose and scope of the study was explained. In continuation of the work done in the past about the subject, a summarized literature review was mentioned and TRM composites as a significant retrofitting method in the future are emphasized. In the second chapter, properties of the test specimens, material properties, manufacturing steps of the test specimens and experimental setup are indicated. A summarized analytical study at the third chapter of thesis discusses about internal and external confinement in columns. The forth chapter describes the behavior of columns that was observed during the test. Into the fifth chapter, a variety of experimental and theoretical results are described in detail and are compared by using graphics. At the end, the sixth chapter discusses conclusions and recommendations related with thesis. Experimental results indicated that Basalt mesh jacketing, especially with sprayed GRC is quite effective as a means of increasing drift ratio and cyclic deformation capacity of poor and well detailed RC columns which resulted from more energy dissipation.