Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem

Aydemir, Cem; ZORBOZAN, Mustafa

Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem

Cem AYDEMİR, (Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Mustafa ZORBOZAN (Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Teknik Dergi

25 3

Yıl: 2012 Cilt: 23 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 5903 - 5930 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem

Öz:

Bu çalışmada, kolon eğilme momenti kapasitesi $M_p$'yi etkileyen parametrelerin istatistik dağılımları dikkate alınarak, bu parametrelerdeki belirsizliklerin eğilme momenti kapasitesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla; malzeme dayanımları, kesit boyutları ve farklı beton davranış modellerinin kullanıldığı analitik moment-eğrilik ilişkilerinin deneysel sonuçlarla gözlenen değişkenlikleri Monte Carlo benzeşim yöntemi yardımıyla sayısal olarak modellenmiştir. Hazırlanan bir bilgisayar programı yardımıyla, donatı düzeni, kesit boyutu, beton sınıfı, donatı sınıfı ve yanal donatı mekanik indeksi farklı örnek kolon kesitleri için eğilme momenti taşıma gücü artış katsayıları ($lambda_r=M_{maks}$/Mr) hesaplanmış ve elde edilen sonuçlar istatistiksel değerlendirmeye tabi tutulmuştur. Ayrıca temel tasarım değişkenlerinin kolon moment kapasitesi artış katsayılarına ($lambda_r$) etkileri incelenerek, aşılma olasılığı belirli bir düzeydeki moment kapasitesi artış katsayısının ($lambda_r$,%10) tasarım aşamasında belirli olan karakteristik malzeme dayanımları yardımıyla hesabı için basit bir bağıntı türetilmiştir. Önerilen bağıntı yardımıyla belirlenen eğilme momenti kapasiteleri, D.B.Y.B.H.Y' 07, ACI-318 ve Eurocode 8 yaklaşımları ile karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelime:

Konular: İnşaat Mühendisliği İnşaat ve Yapı Teknolojisi Bilgisayar Bilimleri, Bilgi Sistemleri

A method for estimation of probable flexural strength of R/C columns

Öz:

In this study, the effects of uncertainties on column flexural moment capacity are investigated taking into consideration the statistical distributions of effective parameters on column flexural moment capacity $M_p$. For this purpose, the variability on material strengths, section properties and analytical moment curvature responses (Mmax) which use different confined and unconfined concrete models are modeled with Monte Carlo simulation. Flexural overstrength ratios based on ultimate moment capacity Mr ($lambda_r=M_{makx}$/Mr) are obtained for sample column sections with different reinforcement configuration, section dimension, concrete strength, reinforcement strength and mechanical index of lateral reinforcement with a computer program and statistical evaluation is performed for analysis results. Also, the effects of basic design variables on column moment capacity are investigated and a simple expression is derived for the estimation of the probable flexural strength ratio with the 10% probability of being exceeded ($lambda_r$,%10) using characteristic material strengths. Finally, the proposed method is compared to ACI 318, Eurocode 8 and Turkish seismic design code provisions.

Anahtar Kelime:

Konular: İnşaat Mühendisliği İnşaat ve Yapı Teknolojisi Bilgisayar Bilimleri, Bilgi Sistemleri

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, Ağustos 1997.
[2] Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara, Mart 2007.
[3] Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, TS-500, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2000.
[4] Building Codes Requirements for Reinforced Concrete, ACI-318-02, American Concrete Institute, Detroit, 2005.
[5] Aschheim M., Moehle J.P., and Mahin S.A., Design Evaluation of RC Bridges for Seismic Resistance, Report No. EERC 97-04, University of California, Berkeley, March 1997, 198 pages.
[6] Ersoy, U., Betonarme Kiriş ve Kolonların Moment Kapasitelerinin Saptanması, İMO Teknik Dergi, 1998, Cilt 9, Sayı 4, Sayfa 1781-1797.
[7] Aydemir, C., Zorbozan M., Alacalı S.N., Dikdörtgen Kesitli Betonarme Kolonların Mp Moment Kapasitelerinin Belirlenmesi, İMO Teknik Dergi, 2009, Cilt 20, Sayı 1, Sayfa 4545-4565.
[8] Ang B. G., Priestley, M.J.N., and Paulay, T., Seismic Shear Strength of Circular Bridge Piers, Report 85-5, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, July 1985.
[9] CEN Techn.Comm., Eurocode 8: Design of Structures for Earthquake Resistance, Part 1: General Rules, Seismic Actions and Rules for Building., CEN, Brussels, 2004.
[10] Tichy, M., Vorlicek, M., Safety of Eccentrically Loaded Reinforced Concrete Columns, Journal of the Structural Division, ASCE, 1962, 88(ST5), 1-10.
[11] Grant L.H., Mirza S.A., MacGregor J.G., Monte Carlo Study of Strength of Concrete Columns., ACI Structural Journal 1978; 75(8):348–57.
[12] Israel M., Ellingwood B., Corotis R., Reliability-Based Code Formulations for Reinforced Concrete Buildings, Journal of Structural Engineering, ASCE, 1987; 113(10):2235–52.
[13] Kareem A., Hsieh J., Statistical Analysis of Tubular R/C Sections, Journal of Structural Engineering, ASCE, 1988; 114(4):900–16.
[14] Ruiz S.E., Aguilar J.C., Reliability of Short and Slender Reinforced Concrete Columns, , Journal of the Structural Division, ASCE, 1994, 120(6), 1850-65.
[15] Frangopol DM, Yutuka I., Spacone E., Iwaki I., A New Look at Reliability of Reinforced Concrete Columns, Structural Safety, 1996; 18(2/3):123–50.
[16] Kappos AJ, Chryssanthopoulos MK, Dymiotis C., Uncertainty Analysis of Strength and Ductility of Confined Reinforced Concrete members, Journal of Engineering Structures, 1999; vol. 21:195–208.
[17] Ang Beng G., Priestley, M.J.N., and Park, R., Ductility of Reinforced Bridge Piers Under Seismic Loading, Report 81-3, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, February 1981.
[18] Atalay, M.B., and Penzien, J., The Seismic Behavior of Critical Regions of Reinforced Concrete Components as Influenced by Moment, Shear and Axial Force, Report No. EERC 75-19, 1975, University of California, Berkeley, California.
[19] Gill, W. D., Park, R., and Priestley, M.J.N., Ductility of Rectangular Reinforced Concrete Columns With Axial Load, Report 79-1, 1979, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.
[20] Nagasaka, T., Effectiveness of Steel Fiber as Web Reinforcement in Reinforced Concrete Columns, Transactions of the Japan Concrete Institute, 1982, 4.
[21] Ohno, T., and Nishioka, T., An Experimental Study on Energy Absorption Capacity of Columns in Reinforced Concrete Structures, Proceedings of the JSCE, Structural Engineering/Earthquake Engineering, 1984, 1(2).
[22] Soesianawati MT, Park R, and Priestley MJN., Limited Ductility Design of Reinforced Concrete Columns, Report 86-10, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, March 1986, 208 pages.
[23] Cheok, G.S., and Stone, W. C., Behavior of 1/6-Scale Model Bridge Columns Subjected to Cycle Inelastic Loading, NBSIR 86-3494, 1986, U.S. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland.
[24] Zahn, F.A., Park, R., and Priestley, M.J.N., Design of Reinforced Bridge Columns for Strength and Ductility, Report 86-7, 1986, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.
[25] Kanda, M., Shirai, N., Adachi, H., and Sato, T., Analytical Study on Elasto-Plastic Hysteretic Behaviors of Reinforced Concrete Members, Transactions of the Japan Concrete Institute, 1988, 10.
[26] Azizinamini, A., Johal, L. S., Hanson, N. W., Musser, D. W., and Corley, W.G., Effects of Transverse Reinforcement on Seismic Performance of Columns – A Partial Parametric Investigation, Project No. CR-9617, 1988, Construction Technology Laboratories, Skokie, Illinois.
[27] Watson, S., and Park, R., Design of Reinforced Concrete Frames of Limited Ductility, Report 89-4, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand, January 1989, 232 pages.
[28] Ang B. G., Priestley M.J.N., and Paulay, T., Seismic Shear Strength of Circular Reinforced Concrete Columns, ACI Structural Journal, January-February 1989, pp. 45-59.
[29] Saatcioglu, M., and Özcebe, G., Response of Reinforced Concrete Columns to Simulated Seismic Loading, ACI Struct. J., 1989, 86(1), 3-12.
[30] Wong, Y.L., Paulay, T., and Priestley, M.J.N., Squat Circular Bridge Piers Under Multi-Directional Seismic Attack, Report 90-4, 1990, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.
[31] Park, R., and Paulay, T., Use of Interlocking Spirals for Transverse Reinforcement in Bridge Columns.” Strength and Ductility of Concrete Substructures of Bridges, RRU (Road Research Unit) Bulletin 84, 1, 1990, 77-92.
[32] Tanaka, H., and Park, R., Effect of Lateral Confining Reinforcement on the Ductile Behavior of Reinforced Concrete Columns, Report 90-2, 1990, Department of Civil Engineering, University of Canterbury, Christchurch, New Zealand.
[33] Sritharan, S., Priestley, M.J.N., Seible F., Seismic Response of Column/Cap Beam Tee Connections with Cap Beam Prestressing, Structural Systems Research Project, Report No. ssrp-96/09, 1996, University of California, San Diego.
[34] Nosho, K., Stanton, J., and MacRae, G., Retrofit of Rectangular Reinforced Concrete Columns using Tonen Forca Tow Sheet Carbon Fiber Wrapping, Report No. SGEM 96-2, 1996, Department of Civil Engineering, University of Washington, Seattle.
[35] Kunnath, S., El-Bahy, A., Taylor, A., and Stone, W., Cumulative Seismic Damage of Reinforced Concrete Bridge Piers, Technical Report NCEER-97-0006, 1997, National Center for Earthquake Engineering Research, Buffalo, New York.
[36] Hose, Y.D., Seible, F. and Priestley, M.J.N., Strategic Relocation of Plastic Hinges in Bridge Columns, Structural Systems Research Project, 97/05, University of California, San Diego, La Jolla, September 1997
[37] Saatcioglu, M., and Baingo, D., Circular High-Strength Concrete Columns Under Simulated Seismic Loading, J. Struct. Eng., 125(3) 1999, 272-280.
[38] Kowalsky, M.J., Priestley, M.J.N., and Seible, F., Shear and Flexural Behavior of Lightweight Concrete Bridge Columns in Seismic Regions, ACI Struct. J., 1999, 96(1),136-148.
[39] Henry, L., and Mahin, S. A., Study of Buckling of Longitudinal Bars in Reinforced Concrete Bridge Columns, Report to the California Department of Transportation, 1999.
[40] Matamoros, A.B., Study of Drift Limits for High-Strength Concrete Columns. Department of Civil Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, 1999.
[41] Saatcioglu, M., and Grira, M., Confinement of Reinforced Concrete Columns with Welded Reinforcement Grids, ACI Struct. J., 1999, 96(1), 29-39.
[42] Lehman, D.E., and Moehle, J.P., Seismic Performance of Well-Confined Concrete Bridge Columns., Pacific Earthquake Engineering Research Center Report 1998/01, University of California, Berkeley, December 2000.
[43] Calderone, A.J., Lehman, D.E., and Moehle, J.P., Behavior of Reinforced Concrete Bridge Columns Having Varying Aspect Ratios and Varying Lengths of Confinement, 2000
[44] Mo, Y.L., and Wang, S.J., Seismic Behavior of RC Columns with Various Tie Configurations, J. Struct. Eng., 2000, 126(10), 1122-1130.
[45] Kono, S., and Watanabe, F., Damage Evaluation of Reinforced Concrete Columns Under Multiaxial Cyclic Loadings, The Second U.S.-Japan Workshop on Performance-Based Earthquake Engineering Methodology for Reinforced Concrete Building Structures, Sapporo, Japan, 2000.
[46] Bae S., and Bayrak O., Seismic Performance of Full-Scale Reinforced Concrete, ACI Structural Journal, Vol. 105 No.2, March-April, 2008, pp. 123-133.
[47] Scott BD, Park R, and Priestley MJN. Stress–strain behavior of concrete confined by overlapping hoops at low and high strain rates. ACI Structural Journal 1982;79(1):13–27
[48] Saatçioğlu, M., and Ravzi, S.R., Flexural Members with Confined Concrete, ASCE Journal of Structural Division, 1991, Vol. 97, ST7.
[49] Hognestad, E., A Study of Combined Bending and Axial Load in RC Members, University of Illinois Engineering Exp. Sta. Bull., 1951, No 399.
[50] Mander, J.B., Priestley, M.J.N., and Park, R., Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete, ASCE Structural Journal, 1988, Vol. 114, No. 8, 1804-1826.
[51] Belarbi A, Hsu TTC., Constitutive Laws of Concrete in Tension and Reinforcing Bars Stiffened by Concrete, ACI Structural Journal 1994; 91(4):465–74.
[52] Bartlett FM, MacGregor JG., Statistical Analysis of the Compressive Strength of Concrete in Structures, ACI Mat J 1996;93(2):158–68.
[53] Pipa M, Carvalho EC. Reinforcing Steel Characteristics for Earthquake Resistant Structures. In:Proceedings of the 10th European Conference on Earthquake Engineering, vol. 4. Vienna, August–September 1994; 2887–92.
[54] Mirza SH, Hatzinikolas M, MacGregor JG., Variation in Dimensions of Reinforced Concrete, Journal of Struct. Div, ASCE 1979;105(4):751.
[55] Trezos CG., Reliability Considerations on the Confinement of RC Columns for Ductility. Soil Dyn Earthquake Eng. 1997;16:1–8.
[56] Yong Lu and Xiaoming Gu., Probability Analysis of RC Member Deformation Limits for Different Performance Levels and Reliability of Their Deterministic Calculations, J of Structural Safety 2004; vol. 26:367–389.
[57] StatSoft Inc. STATISTICA V.6.0 for Windows. Tulsa, OK, USA, 1995.

APA	Aydemir C, ZORBOZAN M (2012). Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. , 5903 - 5930.
Chicago	Aydemir Cem,ZORBOZAN Mustafa Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. (2012): 5903 - 5930.
MLA	Aydemir Cem,ZORBOZAN Mustafa Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. , 2012, ss.5903 - 5930.
AMA	Aydemir C,ZORBOZAN M Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. . 2012; 5903 - 5930.
Vancouver	Aydemir C,ZORBOZAN M Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. . 2012; 5903 - 5930.
IEEE	Aydemir C,ZORBOZAN M "Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem." , ss.5903 - 5930, 2012.
ISNAD	Aydemir, Cem - ZORBOZAN, Mustafa. "Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem". (2012), 5903-5930.

APA	Aydemir C, ZORBOZAN M (2012). Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. Teknik Dergi, 23(2), 5903 - 5930.
Chicago	Aydemir Cem,ZORBOZAN Mustafa Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. Teknik Dergi 23, no.2 (2012): 5903 - 5930.
MLA	Aydemir Cem,ZORBOZAN Mustafa Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. Teknik Dergi, vol.23, no.2, 2012, ss.5903 - 5930.
AMA	Aydemir C,ZORBOZAN M Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. Teknik Dergi. 2012; 23(2): 5903 - 5930.
Vancouver	Aydemir C,ZORBOZAN M Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem. Teknik Dergi. 2012; 23(2): 5903 - 5930.
IEEE	Aydemir C,ZORBOZAN M "Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem." Teknik Dergi, 23, ss.5903 - 5930, 2012.
ISNAD	Aydemir, Cem - ZORBOZAN, Mustafa. "Betonarme kolonların olası eğilme momenti kapasitelerinin belirlenmesi için bir yöntem". Teknik Dergi 23/2 (2012), 5903-5930.