An experimental and theoretical work on the seismic behavior of a reinforced concrete frame

Abstract

Corrosion of reinforcements embedded in concrete is one of the numerous causes of deterioration in reinforced concrete structures. In an earthquake prone region, corroded structures become more vulnerable to early failure within its life cycle.The major difficulty for experimental work on corrosion is related to the preparation of a naturally corroded specimens because it is time consuming hence accelerate corrosion is utilized in many researches. In this study, a 15 year old naturally corroded one storey one bay frame specimen and several standout cylindrical specimens were constructed using unseived sea sand containing seashells and to represent structures built during the rapid urbanization period in last 5 decades. The specimen was tested under reversed cyclic loads and the test results were compared to results achieved previously with no corrosion. Furthermore, a numerical analysis was conducted by existing computer programs (SAP2000 and SeismoStruct) and a pushover algorithm was adapted considering lumped plasticity to obtain the structural response of the specimen by different techniques for two theories of analysis including an algorithm for determining stability loads and period at different states of plastic deformations. All numerical results were compared with the experimental results. 15 year old frame showed moderate corrosion at the lower ends of the columns with the lateral load capacity and ultimate displacement not extremely affected by the corrosion. However, higher energy dissipation capacity was observed and with low lateral stiffness at low levels of displacement. Aside the study on corrosion on the frame specimen, this thesis developed a correlation between Poisson’s ratio and nonlinearity index β based on the gathered empirical data on the uniaxial compression test of 15 year old cylindrical specimens.

Betona gömülen donatı korozyonu, betonarme yapılarda bozulmaların sayısız nedenlerinden biridir. Deprem eğilimli bir bölgede aşınmış yapılar yaşam döngüsü içindeki erken ba¸sarısızlığa karşı daha savunmasız hale gelir. Korozyonla ilgili deneysel çalışmalar için en büyük zorluk, doğal olarak aşınmış bir numunenin hazırlanması ile ilgilidir, çünkü zaman alıcıdır, dolayısıyla korozyonu hızlandırmak birçok araştırmada kullanılmaktadır. Bu çalışmada, 15 yaşında, doğal olarak aşınmış, bir katlı bir bölme çerçevesi numunesi ve birkaç kabartmalı silindirik numune, deniz kabukları içeren ve kullanılmamış deniz kumu kullanılarak ve son 5 yılda hızlı kentleşme döneminde inşa edilmiş yapıları temsil etmek için yapılmıştır. Ayrıca, mevcut bilgisayar programları (SAP2000 ve SeismoStruct) tarafından sayısal bir analiz yapıldı ve numunenin stabilite yüklerini ve periyodu belirlemek için bir algoritma içeren iki analiz teorisi için farklı tekniklerle yapısal tepkisini elde etmek için yığılı plastisite dikkate alınarak farklı plastik deformasyon durumlarında bir itme algoritması uyarlandı. 15 yıllık çerçeve, yanal yük kapasitesine sahip kolonların alt uçlarında orta derecede korozyon ve korozyondan aşırı derecede etkilenmeyen nihai yer değiştirme göstermiştir. Bununla birlikte, düşük deplasman seviyelerinde daha yüksek enerji yayılma kapasitesi ve düşük yanal sertlik gözlenmiştir. Çerçeve örneğindeki korozyon çalışmasının yanı sıra, bu tez, 15 yaşındaki silindirik numunelerdeki toplanan emperyal verilere dayanarak Poisson oranı ile doğrusallık endeksi, βarasında bir kolerasyon geliştirilmiştir.