Yeni Betonarme Katmanla Güçlendirilen Bir Betonarme Yapının Nümerik Olarak İncelenmesi

Bu çalışmada, öncelikle literatürde yer alan güçlendirme yöntemleri genel olarak incelenmiş ve servis ömrü boyunca kolon ve kirişlerinde sismik kaynaklı yapısal hasarlar oluşmuş bir betonarme binanın hasar tespiti yapılmıştır. Betonarme yapının tüm kolonlarına ve hasarlı kirişlerine yeni bir betonarme tabaka eklenerek ve buna ilave olarak yapıya ek betonarme perdeler yerleştirilerek uygulanan güçlendirme işlemi nümerik olarak değerlendirilmiştir. Hasar tespiti aşamasında, betonarme kolonların neredeyse tamamının ve kesme-eğilme çatlaklarının bulunduğu betonarme kirişlerin taşıma kapasitelerinin Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018 (TBDY-2018)’e göre yetersiz olduğu tespit edilmiştir. Uygulanan güçlendirme işleminden sonra, kolonların etkileşim diyagramları ve kirişlerin moment-eğrilik ilişkileri güçlendirme öncesi durum ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonrasında kolonların eksenel yük taşıma kapasitesinde %300, moment taşıma kapasitesinde %666, kirişlerin moment taşıma kapasitesinde ise %485 artış olduğu tespit edilmiştir. Bunların yanı sıra, güçlendirme işleminden sonra yapının ilk üç moduna ait periyotlarda oluşan düşüşe bağlı olarak yapıya etki eden yatay ve düşey deprem ivmelerinin değerleri sırasıyla %294 ve %400 oranında artış göstermiştir. Nümerik çalışmalar SAP2000 sonlu elemanlar programı ile gerçekleştirilmiştir. Nümerik çalışma sırasında, betonarme kolon ve kirişlere yeni bir betonarme tabaka eklenmesi literatürde kullanımı oldukça kısıtlı olan SAP2000-Section Designer kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre hasarlı betonarme bir binada bulunan kolon ve kirişlere yeni bir betonarme tabaka eklenerek ve yapıya betonarme perdeler yerleştirilerek yapının sismik davranışının iyileştirileceği nümerik olarak ortaya koyulmuştur.

Numerical Investigation of a Reinforced Concrete Structure Rehabilitated by New Reinforced Concrete Layers

In this study, strengthening methods of the structures mentioned in the literature were examined in general sense and an existing reinforced concrete building that has been damaged from its columns and beams in previous earthquakes during service life was investigated numerically by determining the damage status. Then, strengthening was applied by adding a new reinforced concrete layer to all columns and damaged beams followed by placing additional reinforced concrete shear walls to the structural layout. Finally, finite element analysis of the rehabilitated building was carried out and the numerical results were compared with the initial state. At the stage of damage assessment, it has been determined that the load-bearing capacities of almost all reinforced concrete beams with flexural-shear cracks and reinforced concrete columns were insufficient according to Turkey Building Earthquake Code-2018 (TEC-2018). Once the strengthening was applied, the new interaction diagrams of the columns and the moment-curvature relations of the beams were compared with the unstrengthened state. It was determined that there was an increase of 300% in the axial load-carrying capacity and 666% in the moment-carrying capacity of the columns, and 485% in the moment carrying capacity of the beams. In addition, the values of horizontal and vertical earthquake accelerations affecting the structure increased by 294% and 400%, respectively, due to the decrease in the periods of the first three modes of the building. Numerical studies were carried out with SAP2000 finite element program. In the numerical study, adding a new reinforced concrete layer to the reinforced concrete columns and beams was implemented using the SAP2000-Section Designer which has quite limited usage in the literature. According to the results obtained, it has been numerically revealed that the seismic performance of the damaged structure can be improved by adding new reinforced concrete layers to the existing columns and beams and placing reinforced concrete shear walls to the building.

___

  • M. Rodriguez and P. Robert, "Seismic load tests on reinforced concrete columns strengthened by jacketing", Structural Journal, vol. 91, no. 2, pp.150-159, Mar. 1994.
  • D. R. Stoppenhagen, O. J. James and A. W. Loring, "Seismic repair and strengthening of a severely damaged concrete frame", Structural Journal, vol. 92, no. 2, pp. 177-187, Mar.1995.
  • E. S. Julio, F. Branco and V. D. Silva. "Structural rehabilitation of columns with reinforced concrete jacketing", Progress in Structural Engineering and Materials, vol. 5, no. 1, pp. 29-37, Feb. 2003.
  • E. S. Júlio, F. Branco and V. D. Silva, "Reinforced concrete jacketing-interface influence on monotonic loading response," ACI structural journal, vol. 102, no. 2, pp. 252-257, Apr. 2005.
  • E. S. Júlio, F. Branco and V. D. Silva, "Concrete-to-concrete bond strength. Influence of the roughness of the substrate surface", Construction and building materials, vol. 18, no. 9, pp. 675-681, Nov. 2004.
  • L. L. Chung, L. Y. Wu and K. H. Lien, "Experimental study on retrofit of school buildings by adding sandwich columns to partition brick walls", Earthquake engineering & structural dynamics vol. 40, no. 13, pp. 1417-1434, Jan. 2011.
  • Y. H. Chai, M. J. N. Priestley and F. Seible, "Analytical model for steel-jacketed RC circular bridge columns", Journal of Structural Engineering vol. 120, no. 8, pp. 2358-2376, Aug. 1994.
  • S. Altin, Ö. Anil and M. E. Kara, "Improving shear capacity of existing RC beams using external bonding of steel plates", Engineering structures, vol. 27, no. 5, pp. 781-791, Apr. 2005.
  • S. Altin, Y. Kopraman and M. Baran, "Strengthening of RC walls using externally bonding of steel strips", Engineering Structures, vol. 49 pp. 686-695, Apr. 2013.
  • C. Mahrenholtz, P. C. Lin, A. C. Wu, K. C. Tsai, S. J. Hwang, R. Y. Lin and M. Y. Bhayusukma, "Retrofit of reinforced concrete frames with buckling‐restrained braces", Earthquake Engineering & Structural Dynamics, vol. 44, no. 1, pp. 59-78, July 2015.
  • J. Shafaei, A. Hosseini, M. S. Marefat and J. M. Ingham, "Rehabilitation of earthquake damaged external RC beam‐column joints by joint enlargement using prestressed steel angles", Earthquake Engineering & Structural Dynamics vol. 46, no. 2 pp. 291-316, Aug. 2017.
  • S. Altin, , Ö. Anil, M. E. Kara and M. Kaya, "An experimental study on strengthening of masonry infilled RC frames using diagonal CFRP strips", Composites Part B: Engineering, vol. 39, no. 4 pp. 680-693, June 2008.
  • S. Altin, Ö. Anil, Y. Kopraman and M. E. Kara, "Hysteretic behavior of RC shear walls strengthened with CFRP strips", Composites Part B: Engineering, vol. 44, no. 1, pp. 321-329, Jan. 2013.
  • S. Altin, Ö. Anil, Y. Kopraman, Ç. Mertoğlu and M. E. Kara, "Improving shear capacity and ductility of shear-deficient RC beams using CFRP strips", Journal of reinforced plastics and composites, vol. 29, no. 19, pp. 2975-2991, Apr. 2010.
  • A. Herwig and M. Motavalli "Axial behavior of square reinforced concrete columns strengthened with lightweight concrete elements and unbonded GFRP wrapping", Journal of Composites for Construction, vol. 16, no. 6, pp. 747-752, Dec. 2012.
  • Y. M. Hu, T. Yu and J. G. Teng, "FRP-confined circular concrete-filled thin steel tubes under axial compression", Journal of Composites for Construction, vol. 15, no. 5, pp. 850-860, Oct. 2011.
  • A. Parvin and A. Brighton, "FRP composites strengthening of concrete columns under various loading conditions", Polymers vol. 6, no. 4, pp. 1040-1056, Apr. 2014.
  • K. Olivova and J. Bilcik "Strengthening of concrete columns with CFRP", Slovak Journal of Civil Engineering, vol. 1, pp. 1-9, Jan. 2009.
  • J. A. O. Barros, R. K. Varma, M. Sena-Cruz and A. F. M. Azevedo, "Near surface mounted CFRP strips for the flexural strengthening of RC columns: Experimental and numerical research", Engineering Structures vol. 30, no. 12, pp. 3412-3425, Dec. 2008.
  • D. L. Lorenzis, A. Nanni and L. A. Tegola, "Strengthening of reinforced concrete structures with near surface mounted FRP rods", In International meeting on composite materials, PLAST, pp. 9-11. May. 2000.
  • G. Ze-Jun, J. C. Michael, C. Tsu-Wei and Y. C. P. David, "The retrofitting of reinforced concrete column-to-beam connections", Composites science and technology vol. 58, no. 8, pp. 1297-1305, Aug. 1998.
  • S. A. Sheikh, "Performance of concrete structures retrofitted with fibre reinforced polymers", Engineering structures vol. 24, no. 7, pp. 869-879, July 2002.
  • M. A. ElGawady, P. Lestuzzi and M. Badoux "Shear strength of URM walls retrofitted using FRP", Engineering structures vol. 28, no. 12, pp. 1658-1670, Oct. 2006.
  • H. Wei, Z. Wu, X. Guo and F. Yi, "Experimental study on partially deteriorated strength concrete columns confined with CFRP", Engineering Structures, vol. 31, no. 10, pp. 2495-2505, Oct. 2009.
  • W. W. Chen, Y. K. Yeh, S. J. Hwang, C. H. Lu and C. C. Chen, "Out-of-plane seismic behavior and CFRP retrofitting of RC frames infilled with brick walls", Engineering Structures, vol. 34, pp.213-224, Jan. 2012.
  • Y. T. Obaidat, G. Abu-Farsakh and A. M. Ashteyat, "Retrofitting of partially damaged reinforced concrete beam-column joints using various plate-configurations of CFRP under cyclic loading", Construction and Building Materials, vol. 198, pp. 313-322, Feb. 2019.
  • T. C. Triantafillou, C. G. Papanicolaou, P. Zissimopoulos and T. Laourdekis, "Concrete confinement with textile-reinforced mortar jackets", ACI structural journal, vol. 103, no. 1, pp. 28-37, Feb. 2006.
  • D. A. Bournas, P. Lontou, C. G. Papanicolaou and T. C. Triantafillou "Textile-reinforced mortar versus fiber-reinforced polymer confinement in reinforced concrete columns", ACI Structural Journal vol. 104, no. 6, pp. 740-748, Nov. 2007.
  • J. Francisco, D. C. Y. Basalo, F. Matta and A. Nanni, "Fiber reinforced cement-based composite system for concrete confinement", Construction and Building Materials, vol. 32, pp. 55-65, July 2012.
  • S. Aykac, I. Kalkan and T. Tankut, "Flexural strengthening and repair of RC slabs by adding a new RC layer", Structural Concrete, vol. 17, no. 5, pp. 869-909, Apr. 2016.
  • S. Aykac, E. Özbek, and T. Tankut, (2021). "Cyclic behavior of beams rehabilitated by reinforced concrete layers", Structural Concrete.
  • İ. U. Çağdaş and Ö. Yıldırım, "Cam Elyaf Takviyeli Poliüretan Dış Yüzlü Sandviç Kirişlerin Eğilme Rijitliklerinin Konsol Kiriş Titreşim Deneyi İle Belirlenmesi", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi (GMBD), vol. 5, no. 3, pp. 273-279, Dec. 2020, doi:10.30855/gmbd.2019.03.08.
  • Ö. Çiçek and M. Özdemir, "Örnek Bir Hidroelektrik Santrali İçin Pompaj Depolamalı Hidroelektrik Santrali Tasarımı", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi (GMBD), vol. 7, no. 1, pp. 26-35, Apr. 2021.
  • A. Demiröz and R. Bozkurt, "Investigation of Soil Dynamic Behavior by Using Equivalental Linear Analysis Method: Example of Aksaray Doğantarla", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi (GMBD), vol. 6, no. 2, pp. 160-171, Aug. 2020.
  • O. Doğan and Y. Genç, "Türk Bina Deprem Yönetmeliği’ne Göre Düşey Deprem Kuvvetinin İkinci Mertebeden Taban Momentlerine Etkisi", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi (GMBD), vol. 5, no. 3, pp. 244-249, Dec. 2020, doi:10.30855/gmbd.2019.03.05.
  • M. Işık, E. Işık and E. Haricihian, "Application of IOS/Android Rapid Evaluation of Post-Earthquake Damages in Masonry Buildings", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi (GMBD), vol. 7, no. 1, pp. 36-50, Apr. 2021.
  • M. A. Kalaylı and O. Doğan, "Binalarda Yükseklik/Genişlik Oranı Ve Zemin Yatak Katsayısına Bağlı Devrilme Analizi", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi (GMBD), vol. 5, no. 3, pp. 300-314, Dec. 2020, doi:10.30855/gmbd.2019.03.11.
  • E. Tekin, G. Dönder and N. Ünsal, "Topçam Tüneli Deformasyonlarının Rastgele Küme Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Hesaplanması", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi (GMBD), vol. 5, no. 2, pp. 115-127, Aug. 2019.
  • N. Ünsal, E. Tekin and G. Arslan, "Köprübaşı Barajının Oturma Davranışının Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Hesaplanması", Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi (GMBD), vol. 5, no. 1, pp. 101-114, Apr. 2019.
Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2015
  • Yayıncı: Aydın Karapınar
Sayıdaki Diğer Makaleler

Elektrikli Araçlarda Batarya Şarj Ünitesi için LLC Rezonans Dönüştürücünün Kurulumu, Modellemesi ve Analizi

Ali KIRÇAY, Ünal YILMAZ

Buji Ateşlemeli Bir Motorda Yüksek Performans ve Düşük Emisyon Elde Etmek Amacıyla Kullanılacak Optimum Metanol Oranının Cevap Yüzey Metodu ile Belirlenmesi

Murat Kadir YEŞİLYURT, Samet USLU, Hayri YAMAN

İşin Olsun Platformu İlanlarında İçerik Kontrolü

Şeref KESKİN, Mehmet APAYDIN, Işılay TUNCER

Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Çevriminde R134a Yerine R1234yf ve R1234yf/Al2O3 ile R1234yf/CNTs Nanosoğutucu Akışkanların Kullanımının Termodinamiğin I. ve II. Kanunları Bakımından Analizi

Kemal BİLEN, Kayhan DAĞIDIR, Erol ARCAKLIOĞLU

ELEKTROKİMYASAL JET İŞLEME (EJİ) PARAMETRELERİNİN İŞLENEN KANAL GEOMETRİLERİNE ETKİSİ

Emre AYHAN, Mustafa YURDAKUL, Can ÇOĞUN

Parametre Kestirimi Newton-Raphson Yöntemiyle Yapılan MATLAB/GUI Tabanlı Fotovoltaik Sistem Simülatörü

İbrahim BULDU, Mustafa Ergin ŞAHİN

Yeni Betonarme Katmanla Güçlendirilen Bir Betonarme Yapının Nümerik Olarak İncelenmesi

Ömer MERCİMEK

Yapay Zeka Destekli Kavramsal Tasarım: Tekerlekli Sandalye Tasarım Seçenekleri Değerlendirmede Bulanık Mantık Kullanımı

Nurullah YÜKSEL, Hüseyin R. BÖRKLÜ

Covid-19 Salgın Sürecinde Hava Kalitesi Tahmini: Zonguldak Örneği

Nursal ARICI, Büşra Duygu ÇELİK

Web Tabanlı Sürücü Davranışları Analiz Uygulaması

Nesrin AYDIN ATASOY, Furkan ÇAKMAK