Korozyona maruz kalmış tam ölçekli betonarme kolonlarının sismik performans seviyelerin birincil çatlak genişliğine bağlı olarak tahmin edilmesi

Abstract

Günümüzde kullanılan yapısal değerlendirme teknikleri ile inşaat mühendisleri betonarme yapıların sismik performans seviyelerini değerlendirme amaçlı pratik yöntemler kullanmaktadır. Korozyon mekanizmasında bilinmeyen birçok parametre olması nedeniyle; korozyona maruz kalmış betonarme yapıların sismik performans seviyelerinin tahmini, korozyona maruz kalmamış betonarme yapılara göre daha karmaşıktır. Bundan dolayı, sahadaki görsel değerlendirmelere dayanarak paslanmış betonarme kolonların sismik performans seviyelerini tahmin etmek için pratik bir model geliştirmek önemlidir. Bu tez çalışması kapsamında birincil korozyon çatlak genişliklerine bağlı olarak paslandırılmış kolonlarının sismik performans seviyelerinin tahmini için deneysel bir çalışma yapılmıştır. 25 adet tam ölçekli betonarme kolonların paslandırılması için tam ölçekli hızlandırılmış korozyon havuzu kullanılmıştır. Üç farklı beton sınıfı için (9, 27 ve 37 MPa) ve farklı korozyon oranlarında birincil korozyon çatlak genişlikleri ölçülmüştür. Betonarme kolonların sismik performans seviyelerini iki farklı eksenel yük altında (0.20 ve 0.40) ve yanal yük uygulanarak kolonların deplasman kapasiteleri ölçülmüştür. Yükleme deneylerinden sonra paslandırılmış betonarme kolonları kırılarak beton içeresinden çıkartılan tüm donatılar ile gerçek korozyon oranları elde edilmiştir. Ölçülen birincil korozyon çatlak genişliklerinde elde edilen gerçek korozyon oranları, enerji bazlı yönteme göre betonarme kolonların yanal deplasman kapasiteleri ile ilişkilendirilmiştir. Üç ampirik model geliştirilmiştir. Bunlardan birincisi, ölçülen birincil korozyon çatlak genişliklerine bağlı olarak donatı çubuklarının kesit alanında azalma oranın tahmini içindir. İkinci model, çatı katı ötelenme oranının ve korozyon seviyelerinin bir fonksiyonu olarak betonarme kolonlarının enerji kapasitesinin yüzdesini tahmin etmek içindir. Üçüncü model ise birincil korozyon çatlak genişliklerinin bir fonksiyonu olarak betonarme kolonlarının sismik performans seviyelerini tahmin etmek içindir.

Today's structural assessment techniques provide practical methods (e.g., rapid screening and scoring of buildings) for structural engineers to assess the seismic performance levels of reinforced concrete (RC) buildings. Because of unknown many parameters with complex structures of corrosion, prediction of seismic performance levels of corroded RC buildings is more complex compared to uncorroded ones. Therefore, it is important to develop a practical model to predict the seismic performance levels of corroded RC columns based on visual assessments on site. An experimental study was performed for the prediction of the seismic performance levels of corroded RC columns as a function of initial corrosion crack widths. A full scale of an accelerated corrosion pool was used to corrode the 25 full scale RC columns. Initial corrosion crack widths at different levels of corrosion were measured for three different concrete strength levels of 9, 27 and 37 MPa. Seismic performance levels of corroded RC columns under combined cyclic lateral displacement excursions at two different axial load ratios (i.e., 0.20 and 0.40) of columns capacities were measured. Actual corrosion levels were obtained by breaking the concrete and extracting the all reinforcement bars following cyclic loading tests. Obtained actual corrosion levels at the measured initial corrosion crack widths were used to be correlated with lateral displacement capacities of RC columns according to energy-based method. Three empirical models were developed. The first was for predicting the cross-sectional area reduction of reinforcement bars according to the initial corrosion crack widths. The second model was for predicting the percentage of energy capacity of RC columns as a function of the drift ratio and corrosion levels. The third model was for predicting the seismic performance levels of RC columns as a function of the initial corrosion crack widths.