Betonarme kolonların eğilme momenti kapasitelerinin dayanım fazlalığı ve malzeme özelliklerindeki belirsizlikler dikkate alınarak belirlenmesi
Uncertainty analysis of flexural overstrength ratio for R/C columns
Yazar: CEM AYDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ZORBOZAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Belirsizlik = Uncertainty ; Moment-eğrilik ilişkisi = Moment curvature relationship ; Monte Carlo Yöntemi = Monte Carlo Method ; Sargılı betonarme = Confined reinforced concrete

Özet:
Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, kiriş ve kolonların enine donatı hesabında temel alınacak kesme kuvvetinin, kapasite tasarımı ilkesiyle belirlenmesini öngörmektedir. Bu durum, kolon uçlarında oluşabilecek en büyük eğilme momenti kapasitesi olan Mp' nin mümkün olduğunca gerçeğe yakın belirlenmesini gerektirir. Kolon eğilme momenti kapasitesi Mp'yi etkileyen parametrelerin istatistik dağılımları dikkate alınarak, bu parametrelerdeki belirsizliklerin eğilme momenti kapasitesi üzerindeki etkilerinin incelendiği bu çalışma altı bölümden oluşmaktadır.Birinci bölümde, konu ve konuyla ilgili yaklaşık ve gerçekçi yöntemler tanıtılmış ve daha sonra çalışmanın amacı açıklanmıştır.İkinci bölümde, çalışmanın daha kolay anlaşılmasında yararlı olacağı düşüncesiyle, Monte Carlo benzeşim yöntemi ile sayısal analizlerde kullanılan istatistiksel kavramlarla ilgili temel bilgiler özetlenerek verilmiştir.Üçüncü bölümde, kolon eğilme momenti kapasitesi etkileyen parametrelerin istatistik dağılımları dikkate alınarak, bu parametrelerdeki belirsizliklerin eğilme momenti kapasitesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla; malzeme dayanımları, kesit boyutları ve ayrıca 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, eksenel yük düzeyi, boyuna donatı oranı, yanal donatı mekanik indeksi, beton sınıfı, donatı sınıfı, donatı düzeni ve kesit boyutları farklı örnek kolon kesitleri için elde edilen kolon moment kapasitesindeki değişkenlikler belirlemiştir ve elde edilen istatistiksel veriler, şekiller ve tablolar halinde verilmiştir.Dördüncü bölümde, kapasite tasarımında kolon moment kapasitesinin Monte Carlo benzeşimi yardımıyla moment-eğrilik analizlerinden saptanmasının kayda değer bir işlem hacmi gerektirmesinden hareketle, kolon olası moment kapasitesinin tasarım aşamasında belirli olan karakteristik özellikler (malzeme dayanımları, kesit boyutları vb.) yardımıyla pratik ve etkili bir biçimde belirlenmesi amacıyla iki farklı yöntem önerilmiştir.Beşinci bölümde, çalışmanın dördüncü bölümünde detaylı olarak açıklanmış önerilen basit yöntemler ile D.B.Y.B.H.Y' 07, ACI-318 ve Eurocode-8 yaklaşımlarının, Monte Carlo benzeşim yöntemiyle elde edilen sonuçlar ve deneysel sonuçlarla karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.Altıncı bölümde, elde edilen sonuçlar özetlenmiştir.

Abstract:
Turkish Seismic Design Code obligates the capacity design procedure for the calculation of the design shear force of R/C beams and columns. Therefore, the plastic hinge moment capacity (Mp) at the ends of the column must be determined as realistic as possible. In this study, effects of uncertainites on column flexural moment capacity have been investigated considering statistical distributions of effective parameters on column flexural moment capacity, Mp, as a matter of capacity design procedure for R/C columns. This study consists of six chapters.In the first chapter, the subject and realistic and approximate methods related to subject are introduced and the object of the thesis is explained.In the second chapter, the idea of the Monte Carlo simulation and basic information about the statistical concepts used in numerical analyses are summarized to be useful to understand more easily.In the third chapter, the uncertainties of effective parameters on column flexural strength are investigated considering statistical distributions of these parameters. For this purpose, material and section properties and also analytical model response are modeled as random variables and their effects on section behavior are assessed through statistical evaluation. The effect of variability is investigated by examining response distributions resulting from Monte Carlo simulations. Variability in flexural strength 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 which uses various confined and unconfined concrete models to obtain the maximum flexural strength in the moment-curvature relationship and statistical date are given in figures and tables.In the fourth chapter, two methods are proposed to obtain column probable flexural strength with certain level of probability of exceedance of for the calculation of lateral reinforcement that yields estimation of the probable flexural strength from ultimate or nominal moment capacity.In the fifth chapter, the proposed simple methods that described in detail in the fourth chapter of the thesis and DBYBHY'07, ACI-318 and Eurocode-8 approaches are compared to Monte-Carlo simulation results and experimental results.In the sixth chapter, the conclusions of the study are summarized.