Eksenel yük altındaki betonarme kolonlarda enine donatı kanca uçlarının yatay yük taşıma kapasitesine etkisi

Abstract

Eksenel yük altındaki betonarme kolonların yatay yük taşıma kapasitesinde enine donatının kanca uçları önemli bir rol oynamaktadır. Enine donatılarda 135° kanca kullanımının tasarım yönetmeliklerine göre zorunlu bir gdaereklilik olmasına rağmen, Türkiye'de uzun yıllar boyunca 90° kanca açılarının yaygın olarak kullanıldığı görülmektedir. 2023 Kahramanmaraş Depremleri sırasında ağır hasar gören veya yıkılan birçok binada, kolonlarda 90° kanca açısına sahip enine donatıların kullanıldığı tespit edilmiştir. Bu yanlış uygulamadan kaynaklanan yetersizliklerin ortaya konulması ve gelecekte binalarda ağır hasar veya göçmenin önlenmesi amacıyla, 90° kancaların etkinliği değerlendirilmiş ve detaylı olarak incelenmiştir. Bu çalışmada, çevrimsel yatay ve eksenel yüklere maruz kalan betonarme kolonların sismik performansı üzerindeki etriye kanca açılarının etkileri araştırılmıştır. Enine donatısı olmayan, 90° ve 135° kanca açısına sahip etriyelerle donatılmış toplam altı adet yarı ölçekli betonarme kolon numunesi, iki farklı eksenel yük seviyesi altında (eksensel taşıma kapasitesinin %15'i ve %30'u) test edilmiştir. Tüm kolon numuneleri 250×250 mm kare kesite ve 1500 mm yüksekliğe sahiptir. Elde edilen yük–yer değiştirme ve zarf diyagramları; başlangıç rijitliği, maksimum yük, maksimum yüke karşılık gelen yer değiştirme ve enerji yutma kapasitesi esas alınarak değerlendirilmiştir. Analitik çalışma kapsamında ise, test edilen numunelerin yük–yer değiştirme diyagramları, malzeme modelleri ve kesit analiz yöntemleri kullanılarak tahmin edilmiştir. Enine donatısı bulunmayan numunelerin, boyuna donatının burkulması nedeniyle erken göçtüğü gözlemlenmiştir. 135° kanca açısına sahip numunelerin, %30 eksenel yük seviyesinde 90° kancaya sahip numunelere kıyasla bir miktar daha iyi bir davranış sergilediği belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, eksenel yük seviyesi arttıkça numunelerin maksimum yük, başlangıç rijitliği ve enerji yutma kapasitelerinin arttığını göstermiştir.

The bending ends of the transverse reinforcement play an important role in the lateral load carrying capacity of the axially loaded reinforced concrete columns. Although the use of 135° hooks of the transverse reinforcement is a mandatory requirement based on design codes, 90° hook angles were commonly used in Türkiye. Many heavily damaged or collapsed buildings during 2023 Kahramanmaraş Earthquakes had columns with 90° hook angled transverse reinforcement. The effectiveness of 90° hooks was evaluated and the deficiency due to this wrong application was studied in detail to avoid heavy damage or collapse of the buildings in the future. This study investigates the effects of stirrup hook angles on the seismic performance of reinforced concrete (RC) columns subjected to cyclic lateral and axial loading. Six half-scale RC column specimens having no stirrups, stirrups with 90°, and 135° hook angles were tested under two different axial load levels (15 and 30% of the axial load capacity). All column specimens had a square cross-section of 250×250 mm dimensions and a height of 1500 mm. The resulting load-displacement and envelope diagrams were evaluated based on initial stiffness, maximum load, displacement at maximum load, and energy dissipation capacity. As an analytical study, the load-displacement diagrams of the tested specimens were predicted using material models and sectional analysis methods. The specimens having no transverse reinforcement prematurely collapsed due to the buckling of longitudinal reinforcement. The 135° hook angled specimens had slightly better behavior than that of specimens having 90° hooks up to a load level of 30%. The results indicated that as the axial load level increased, the maximum loads, initial stiffnesses and energy dissipation capacities of the specimens increased.