Dairesel enkesitli betonarme kolonların direkt yerdeğiştirme esaslı tasarımında eşdeğer akma eğriliğinin parametrik irdelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, dairesel enkesitli betonarme kolonların Direkt Yerdeğiştirme Esaslı Tasarımında (DYET) eşdeğer akma eğriliğine etkiyen davranış büyüklükleri parametrik olarak irdelenmiştir. Bu çerçevede, enkesit çapı, normal kuvvet düzeyi, boyuna donatı oranı, beton basınç dayanımı ve donatı akma dayanımının parametrik olarak değiştirildiği çok sayıda kolon modelinin moment – eğrilik analizleri yapılarak eşdeğer akma eğrilikleri hesaplanmış ve ilgili davranış büyüklüklerinin bağımsız ve birleşik etkileri araştırılmıştır. Bununla birlikte, bu parametreler sabit tutularak enkesitin kabuk betonu kalınlığı değiştirilerek analizler tekrarlanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Ayrıca, betonarme kolonların eşdeğer akma eğriliklerinin pratik olarak belirlenmesi amacıyla literatürde önerilen yaklaşımların hangi oranda doğru sonuç verdiği, moment – eğrilik analiz sonuçları esas alınarak değerlendirilmiştir. Çalışmada son olarak, incelenen parametrelere ait alt ve üst sınırlar dahilinde seçilen kolon modelleri üzerinde, literatürde önerilen eşdeğer akma eğriliği bağıntıları esas alınarak, yerdeğiştirme süneklikleri ve taban kesme kuvveti talepleri DYET ilkeleri çerçevesinde ve iki farklı performans düzeyi (kullanılabilirlik sınır durumu ve hasar kontrolü sınır durumu) için hesaplanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. İncelenen kolon enkesitlerine ait eşdeğer akma eğriliklerinin belirlenmesinde normal kuvvetin düzeyine bağlı olarak, P/Agfc' < 0.30 için donatı çeliğinin akması, P/Agfc' = 0.30 için donatı çeliğinin akması ve/veya betonun ezilmesi, P/Agfc' > 0.30 için ise betonun ezilmesi hakim olmuştur. Burada, enkesit çapı, normal kuvvet düzeyi ve donatı akma dayanımının en önemli parametreler olduğu belirlenmiştir. İncelenen diğer parametrelere ait bağımsız etkiler düşük düzeyde olmasına karşın, akma eğriliği üzerindeki birleşik etkileri önemli hale gelebilmektedir. Farklı eşdeğer akma eğriliği bağıntıları kullanılarak iki farklı şekildeğiştirme düzeyi için hesaplanan taban kesme kuvvetlerinin, moment – eğrilik analizleri referans alınarak elde edilen sonuçlar ile oldukça yakın olduğu belirlenmiştir. Kolon sünekliklerinde %50’lere ulaşan farklar oluşmasına karşın, bunların taban kesme kuvvetlerine yansıması eşdeğer viskoz sönüm nedeniyle minimal düzeyde kalmıştır.

In this study, the response quantities affecting equivalent yield curvature in the direct displacement-based design of circular reinforced concrete columns are investigated parametrically. In this framework, the equivalent yield curvatures were determined by conducting the moment – curvature analyses on various column models, in which the section diameter, axial load level, longitudinal reinforcement ratio, concrete compression strength and yield strength were modified parametrically, and independent and/or combined effects of the relevant quantities were discussed. However, the analyses were conducted again by modifying only cover thickness of sections under constant parameters and the results were evaluated. Based on the moment – curvature analysis results, availability of the practical approaches proposed in literature for the equivalent yield curvatures was also investigated on the circular columns. Finally, in the perspective of direct displacement-based design, the displacement ductilities and base shears were determined and evaluated for two limit states (serviceability and damage control) on the chosen column models within lower and upper limits with respect to the considered parameters. Depending on the axial load levels of P/Agfc' < 0.30, P/Agfc' = 0.30 and P/Agfc' > 0.30 for the considered columns, the yielding of reinforcement, yielding of reinforcement and/or concrete crushing, concrete crushing governed the formation of yield curvatures, respectively. It was noted that the section diameter, axial load level and yield strength are the principal parameters. Even though the independent affects with regard to other parameters remained in minimal levels, the combined effects become important on the equivalent yield curvature. The base shears calculated based on different yield curvature equations are quite compatible with those obtained from the moment – curvature analyses for two limit states. Although the relative errors up to 50% occurred in terms of column ductilities, the indirect effects to the base shear remained in minimal level due to the equivalent viscous damping.