Betonarme kolonların moment-eğrilik ilişkileri

Abstract

Betonarme kolon davranışının anlaşılabilmesi için betonun çok eksenli gerilmeler altındaki davranışının iyi bilinmesi gerekmektedir. Kesit davranışı ise, tasarım açısından moment-eğrilik ilişkisi üzerinden ifade edilerek kullanılabilir. Bu çalışmada, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde yer alan ve Mander vd., tarafından kuşatılmış betonarme kolon davranışı için geliştirilen, boyuna ve enine donatı oranları ile beton karakteristik basınç dayanımı gibi temel parametreleri dikkate alan malzeme modeli kullanılarak kolonlar için eksenel yük altındaki moment-eğrilik ilişkileri incelenmiştir. İncelenen parametrelerin kolon davranışına etkileri, eğilme rijitliği, eğrilik sünekliği ve kesit dayanımı açısından değerlendirilmiştir. Literatürde bulunan beton modelleri kronolojik sırayla; Hognestad beton modeli (1951), Kent ve Park beton modeli (1971), Sheikh ve Üzümeri beton modeli (1982), Geliştirilmiş Kent Park beton modeli (1971), Mander vd., beton modeli (1988), Saatçioğlu ve Razi beton modeli (1992)'dir. Bu beton modellerin den sadece Mander vd., (1988) beton modeli kuşatılmış beton modellenmesi için TBDY 2018'de kullanılmaktadır. Mander modeli için Fortran dilinde bir bilgisayar programı yazılarak kare kesitli 14 adet betonarme kolonun 8 farklı eksenel yük seviyesindeki moment eğrilik ilişkileri elde edilmiştir. Seçilen betonarme kolon kesitlerinin Mander metodu ile yanal kuşatma basıncı göz önüne alınarak farklı eksenel yük, farklı etriye çapı ve aralığı değerleri için elde edilen moment-eğrilik grafikleri karşılaştırılmıştır. Kolon kesitindeki enine donatı çapı sabit tutulurken enine donatı aralığı arttıkça moment kapasitesinin azaldığı gözlemlenmiştir. Her ne kadar enine donatı aralığının azaltılmasının moment kapasitesindeki artışları ihmal edilebilecek düzeyde olsa da bu aralığın süneklik üzerindeki büyük etkisi olduğu görülmüş ve tasarım yapılırken dikkate alınması performans analizleri açısından son derece önemli olacağı sonucuna varılmıştır.

In order to fully understand reinforced concrete column behavior, it is multiaxial behavior be known well. The cross-sectional behavior can be obtained the most appropriately from moment-curvature relationship. In this study, the constitutive model proposed by Mander et al. and adopted by TBDY 2018, which considers the longitudinal and transverse reinforcement ratios and compressive strength of confined concrete is used for the evaluation of the moment-curvature relations of the RC columns under axial loading. These parameters and their effects on the bending rigidity, ductility and strength of the RC columns are investigation. The models of confined concrete in the literature are; Hognestad concrete model (1951), Kent and Park concrete model (1971), Sheikh and Uzumeri concrete model (1982), Modified Kent and Park concrete model (1982), Saatcioglu and Razvi concrete model (1992), Mander et al., (1988) concrete model. Mander et al, (1988) model is adopted for the modelling of confined concrete in TBDY 2018. For the Mander model, a computer program is written in Fortran language and the moment-curvature relationships of 14 square-section reinforced concrete columns at 8 different axial load levels are obtained. The moment-curvature graphs obtained for different axial load, different stirrup diameters and spacing levels are compared with the selected reinforced concrete column sections in the literature. In the result obtained from the study, while the transverse reinforcement diameter in the column section is kept constant, it has been observed that the moment capacity slifhtly decreases as the transverse reinforcement spacing increases. Although the increase in the moment capacity due to the transverse reinforcement spacing is negligible, the significant increase on the ductility of the cross sections is observed and therefore, it is extremely important to consider the spacing for the performance analysis of structures, to be considered.