Betonarme yapıların deprem davranışının iyileştirilmesinde çimento şerbeti emdirilmiş lifli beton (SIFCON) kullanımı

Abstract

Sunulan çalışmada, mevcut betonarme binaların kolon-kiriş birleşimlerinin genel yetersizlik unsurlarını barındıran dış kolon-kiriş birleşimi numunelerinin depremi benzeştiren tersinir tekrarlı yükler altındaki davranışı incelenmiş, bu birleşimlerin SIFCON (çimento şerbeti emdirilmiş lifli beton) bloklar ve kimyasal ankrajlar kullanılarak güçlendirilmesi amacıyla tez kapsamında önerilen yöntemin etkinliği incelenmiştir. Güçlendirme yönteminin hedeflerine uygun geometride, çelik lif dozajı-matris dayanımı ve kalınlık açısından çeşitli seçeneklerde hazırlanan kompozit köşe blokların tersinir tekrarlı yükleme altında histeretik performansları araştırılmıştır. Genel davranış, yanal rijitlik azalımı, enerji tüketimi vb. açısından göz önüne alınan birleşim numunelerinin güçlendirilmesine uygun seçenek belirlenmiştir. Mevcut binaların birleşimlerini temsil edecek şekilde düşük beton dayanımlı, birleşiminde kayma donatısı bulunmayan, düz donatı ile detaylandırılmış vb. özellikte hazırlanan dış kolon-kiriş birleşimi numuneleri sabit eksenel yük ve tersinir tekrarlı yatay yükler altında test edilmiş ve gevrek göçme davranışı göstermiştir. Aynı yetersizlikleri içeren birleşimler tez kapsamında önerilen yöntemle çeşitli ankraj seçeneklerinde güçlendirilmiş, kolon tepesinden uygulanan sabit eksenel yük ve tersinir tekrarlı yatay yükler altındaki davranışları incelenmiştir. Güçlendirilen numunelerin yanal dayanımı ve enerji tüketim performansı yalın halde test edilen birleşim numunelerine göre belirgin bir şekilde geliştirilmiş, numunelerin birleşim kesme hasarı geciktirilmiş, gevrek göçmesi engellenmiş ve davranışları daha sünek olan kiriş eğilme göçmesine dönüştürülmüştür. Ayrıca kolon-kiriş birleşimlerinin deney sonuçları ile kalibre edilmiş sayısal modelleri oluşturulmuştur. In this study, behavior of existing beam-column joints under cyclic loading conditions similar to those under earthquake action is investigated and a novel seismic retrofitting technique is proposed. This technique uses prefabricated slurry infiltrated fiber concrete blocks (SIFCON) anchored on the joints with anchorage rods. In compliance with the objective of the retrofitting technique, L-shaped various composite block specimens with different steel fiber density and different thicknesses were produced and tested under cyclic loadings. With these component tests, hysteretic performance of the blocks were investigated and the most ideal choice was decided based on the factors such as lateral stiffness and energy dissipation capacity etc. Sub-standard beam-column connections were prepared and tested under quasi-static cyclic loading with a specified constant axial load. In these specimens, brittle failure mechanism with very little energy dissipation capacity under earthquake-like cyclic loads was observed which is attributed to the pinching phenomenon. The designed specimens showed consistent behavior with similar specimens tested and documented in the literature. These sub-standard specimens were retrofitted with proposed novel technique with different anchorage conditions and tested under cyclic loading conditions. It is shown that in the retrofitted specimens, shear failure was postponed and plastic hinge formation moved away from column surfaces allowing specimens to fail in flexure without any indication of brittle failure, and lateral strength, stiffness, energy dissipation and ductility of the specimens are greatly improved.