Sarmal etriye olarak çelik, CFRP ve geogrid kullanılan kare kesitli betonarme kolonların yapısal davranışlarının incelenmesi

Abstract

Taşıyıcı sistemin bir elemanı olan kolonlar, özellikle deprem ve rüzgâr sebebiyle yapı sisteminde ortaya çıkan yanal etkilere karşı yapının düşey düzlemdeki dengesini sağlarken; eksenel kuvvet, eğilme momenti, burulma momenti ve kesme kuvveti gibi etkilere eş zamanlı olarak maruz kalmaktadır. Dolayısıyla kolonların hesap, tasarım ve üretiminde gereken özen gösterilmelidir.Bu çalışmada, betonarme kolonların eksenel ve yanal yüklemeler altındaki davranışı incelenmiştir. Söz konusu etkiler altında kolonlardan beklenen, yüksek seviyede dayanımın yanı sıra sünek bir davranış sergilemesidir. Bu davranış için de enine donatıların katkısı büyük önem arz etmektedir.Çalışma kapsamında, betonarme kolonlarda enine donatı olarak, çelikten farklı biçimde daha kolay uygulanabilen CFRP dokuma ve geogrid malzemelerinin, geleneksel kapalı etriye ve sarmal etriye şeklinde kullanılmasının eleman davranışı üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Bu bağlamda, tasarım standartlarına uygun şekilde hesaplanan ve üretilen gerçek ölçekli betonarme kolonların tersinir yanal yük ve sabit eksenel yük altındaki yapısal davranışları karşılaştırılmıştır. Enine donatı tasarımından beklendiği üzere, sarmal etriye kullanılan deney numunelerinde yanal yüklemelere karşı taşıma kapasitelerinin arttığı görülmüştür. Geogrid malzemesinin düşük seviyedeki mekanik özelliklerine bağlı olarak; kapalı etriye olarak kullanılması halinde çelik etriyeli kolonlara nazaran daha düşük başarım elde edilmiş, ancak geogrid sarmal etriye olarak uygulandığında başarım seviyesi yükselmiştir. CFRP dokumaların kullanılması halinde ise, gerek kapalı etriye ve gerekse sarmal etriye uygulamaları, çelik etriyeli kolonlara kıyasla daha yüksek moment taşıma kapasitesi sağlamıştır.

The columns, which are members of the structural system, provide vertical stability of the structure against lateral effects in the whole system, especially due to earthquake and wind. In addition, those members are subjected to simultaneous effects such as axial force, bending moment, torsional moment, and shear force. Therefore, required attention should be provided in the design and production of the columns.In this study, behavior of reinforced concrete (RC) columns under axial and lateral loads was investigated. It is expected to have a ductile behavior as well as a high level of strength from the columns under those loadings. Accordingly, contribution of transverse reinforcements is of great importance.CFRP sheets and geogrid material can be applied as transverse reinforcement in RC columns in a more feasible manner than steel bars. The effects of using these materials as stirrups in traditional closed-form and spiral-form were experimentally investigated within the research. In this context, structural behaviors of full-scaled RC columns under cyclic lateral loading and constant axial loading, designed and produced in accordance with design codes, were compared. As expected from the usage of transverse reinforcements, load-bearing capacities against lateral loads of the test specimens with spiral reinforcements, were increased. Depending on the disadvantages of mechanical properties of geogrid material, when it is used as closed-stirrup, structural performance of the columns decreased with respect to usage of steel. Application of CFRP sheets as transverse reinforcement in both closed-form and spiral-form, provided higher moment capacity compared to usage of steel.