Betonarme kolonların deprem performansının tekstil donatılı
donatısız cam lifli püskürtme harçla iyileştirilmesi / Improvement of seismic performance of reinforced concrete columns using glass fiber reinforced sprayed mortar with / without textile reinforcement
Yazar: ALİ OSMAN ATEŞ
Danışman: PROF. DR. ALPER İLKİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kolon = Reinforced concrete column ; Cam elyaf kompozitler = Glass fiber composites ; Deprem mühendisliği = Earthquake engineering ; Lifli kompozitler = Fiber composites ; Yapısal güçlendirme = Structural empowerment ; Çimento esaslı kompozit = Cementitious composite

Özet:
Ülkemiz ve gelişmekte olan ülkelerdeki mevcut yapı stokunu oluşturan yapıların büyük bir kısmı deprem esnasında arzu edilen sünek davranışı göstermekten oldukça uzaktır. Bu yapılar depreme dayanıklı yapı tasarımı açısından modern yönetmeliklerde verilen kuralları sağlamamakta olup, genellikle inşa edildikleri yıllarda yürürlükte olan yönetmeliklerin öngördüğü koşulları dahi sağlamamaktadır. Bu nedenle, bu yapılar literatürde genellikle standart altı yapı olarak adlandırılmaktadır. Kocaeli (1999), Pakistan Kashmir (2005), Elazığ (2010), Van (2011), Gorkha (2015), İzmir (2020) ve diğer depremler esnasında bu tip yapıların yetersiz deprem davranışı sebebiyle önemli ölçüde yapısal hasar ve buna bağlı olarak can ve mal kayıpları meydana gelmiştir. 
Betonun dıştan sargılanarak dayanımının ve şekildeğiştirme yapabilme yeteneğinin iyileştirilmesi, güçlendirme için oldukça yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu amaçla genellikle lifli polimer (LP) kompozit malzemeler kullanılmaktadır. LP kompozit malzemelerin birtakım avantajları bulunsa da, uygulama esnasında toksik gaz salınımı, reçinelerin camlaşma geçiş sıcaklığının üzerine çıkıldığında mekanik özelliklerin önemli ölçüde kötüleşmesi, uygulamadan önce yüzey hazırlığı gerektirmesi, ıslak yüzeylerde ve düşük sıcaklıklarda uygulama zorluğu, epoksi reçinelerin yüksek maliyeti gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Sayılan bu dezavantajların giderilmesi için açık ızgara geometrisinde dokunmuş karbon, bazalt, cam gibi tekstil donatılar ve çimento esaslı matris malzemelerin bir arada kullanıldığı kompozit malzemeler yapı elemanlarının güçlendirme çalışmalarında ve betonun dıştan sargılanmasında kullanılmaya başlanmıştır. 
Sunulan bu tez çalışması kapsamında, standart altı yapılarda sıkça rastlanan kolonların tipik özellikleri göz önüne alınarak düşük dayanımlı beton (basınç dayanımı yaklaşık 10 MPa) ve düz yüzeyli boyuna donatı kullanılarak üretilen tam ölçekli kolonların deprem davranışı ve bu kolonların çimento esaslı kompozitlerle potansiyel plastik mafsal bölgelerinde yapılan dıştan sargılama ile güçlendirilmesi incelenmiştir. Tekstil donatılı çimento esaslı kompozit sistemin çekme davranışını iyileştirmek için literatürdeki mevcut çalışmalardan farklı olarak kırpık cam lifler matris malzemede kullanılmış ayrıca yine bir başka yenilik olarak kırpık lifli matris malzemenin yüzeye uygulanmasında püskürtme yöntemi kullanılmıştır. Püskürtme yöntemi ile uygulama hızı önemli ölçüde artmakta ve işçilikte tasarruf sağlanmaktadır.
Tez çalışmasının ilk bölümünde, kullanılacak kompozit sistemin çekme ve eğilme etkileri altındaki davranışını analiz etmek için malzeme karakterizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Bu amaçla ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit, ağırlıkça %5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit ve ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam life ilaveten içinde bir, iki ve üç kat açık ızgara geometrisinde dokunmuş bazalt tekstil donatı bulunan kompozit konfigürasyonları test edilmiştir. Kompozit içindeki kırpık cam lif miktarının ağırlıkça %3.5'tan %5'e çıkmasıyla çimento esaslı kompozit içindeki boşlukların artması sebebiyle kompozitin çekme ve eğilme davranışındaki iyileşme sınırlı düzeyde gerçekleşmiştir. Bu durum dikkate alınarak içinde bazalt tekstil donatı bulunan konfigürasyonlar için matris malzeme olarak ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren harç tercih edilmiştir. Yapılmış olan eksenel çekme deneylerinde; bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlarda bazalt tekstil donatı kat adedi arttıkça çekme dayanımı ve nihai çekme şekildeğiştirmesi değerleri gibi davranış özelliklerinin iyileştiği belirlenmiştir. Çekme deneylerine paralel gerçekleştirilen dört noktalı eğilme deneylerinde de, ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren harç içine yerleştirilen bazalt tekstil donatı bir kattan iki kata yükseldiğinde eğilme gerilmesi ve deformasyon kapasitesinin iyileştiği görülmüştür. Ancak çekme deneylerinde açıkça gözlenen iki ve üç kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar arasındaki iyileşme farkı eğilme deneylerinde ortaya çıkmamıştır. Tekstil donatının (iki veya üç kat) nispeten sınırlı bir kalınlık (25 mm) içine katmanlar arasında eşit mesafe olacak şekilde yerleştirilmesi ile eğilme deneyleri esnasında çekme bölgesinde yer alan ve çekmeye çalışan bazalt tekstil donatı katmanı adedinin anlamlı ölçüde değişmemesi ve bazalt tekstil donatının kompozitin basınç dayanımına etkisinin olmaması bu durumda etkili olmuştur. 
Tez kapsamında yürütülen araştırmanın bir sonraki aşamasında bazalt tekstil donatılı/donatısız kırpık cam lifli püskürtme harç ile düşük dayanımlı beton numunelerin dıştan sargılanarak güçlendirilmesi incelenmiştir. Bunun için tam ölçekli kesit geometrisinde (çapı 200 mm olan daire, kenar boyutu 200 mm olan kare ve 200 × 300 mm, 200 × 400 mm ve 200 × 600 mm kenar boyutlarında dikdörtgen) 500 mm boyunda toplam 31 adet numune üretilmiştir. Referans ve güçlendirilmiş numuneler monotonik basınç yüklemesi altında test edilmiştir. Tüm kesit tiplerinde ve güçlendirme konfigürasyonlarında (bazalt tekstil donatılı veya donatısız) güçlendirme sonrasında numunelerin basınç dayanımında artış sağlanmıştır. Basınç dayanımındaki artış miktarı daire kesitli numunelerde ve üç kat bazalt tekstil donatının kullanıldığı güçlendirme konfigürasyonunda maksimum olup dikdörtgen kesitli numunelerde kenarlar arasındaki oran büyüdükçe azalmaktadır. Benzer şekilde, nihai şekildeğiştirme değerlerinde de üç kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar için tüm kesit tiplerinde güçlendirme sonrasında artış tespit edilmiştir. Ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif ve bir kat bazalt tekstil donatı içeren konfigürasyonlar için kenar oranı iki ve üç olan dikdörtgen kesitli numunelerde nihai şekildeğiştirme değerinde belirli bir artış sağlanamamıştır. İçinde bazalt tekstil donatı bulunmayan, sadece ağırlıkça %3.5 oranında kırpık cam lif içeren kompozit ile yapılan dıştan sargılama sonucunda ise kare ve kenar oranları 1.5, 2 ve 3 olan dikdörtgen kesitlerde nihai şekildeğiştirme referans numunelerden daha küçük kalmıştır. Bu bağlamda, güçlendirme sonrasında betonda nihai şekildeğiştirme değerindeki artışın kare ve kenar oranları 1.5, 2 ve 3 olan dikdörtgen kesitlerde bazalt tekstil donatı miktarı ile alakalı olduğu belirtilebilir. Güçlendirme sonrasında numunelerin eksenel rijitlikleri de bir miktar artmıştır.  Bu durum benzer sargılama karakteristiğine sahip lifli polimer kompozitler (FRP) kullanılarak yapılan güçlendirmeye göre önemli bir fark olarak görünmektedir. Elde edilmiş olan deneysel sonuçlardan yararlanılarak, güçlendirilmiş numunelerin basınç dayanımı ve nihai şekildeğiştirme değerlerinin tahmin edilmesi için literatürde verilen bir model modifiye edilerek sargı modeli kurulmuş, bu modelin diğer araştırmacılar tarafından yapılan ve benzer yöntem kullanılarak güçlendirilen numunelerin dayanım ve nihai şekildeğiştirme değerlerinin tahminindeki performansı irdelenmiştir. 
Tez çalışmasının bir sonraki kısmında, düşük dayanımlı beton ve düz yüzeyli boyuna donatı kullanılarak üretilen standart altı referans ve güçlendirilmiş kolonlar (toplamda 16 tam ölçekli kolon) düşey yük ve depremi benzeştiren tersinir tekrarlı yatay yükleme altında test edilmiştir. Tüm kolonlar eğilme kritik olarak tasarlanmıştır. Test parametreleri etriye aralığı (60 mm, 90 mm, 120 mm, 180 mm), etriye kanca boyu (40 mm, 80 mm), etriye kanca açısı (90, 112.5 ve 135 derece) ve güçlendirme etkisidir. Deneyler esnasında uygulanan eksenel yük/kolon eksenel yük kapasitesi oranı yüksek mertebede olup kolon eksenel kapasitesinin (boyuna donatının katkısı dikkate alınmadan) %45'i veya %53'ü kadardır. Etriye aralığı 60 mm olan ve enine donatı detayının (etriye kanca boyu ve kanca açısı) davranışa etkisinin incelendiği güçlendirilmemiş standart altı kolonların yerdeğiştirme sünekliklerinin etriye kanca açısı ve/veya boyundan bağımsız olarak depreme dayanıklı yapı tasarımı açısından yeterli seviyede olduğu görülmüştür (yerdeğiştirme sünekliği etriye aralığı 60 mm olan kolonların hepsinde 5.5 değerine eşit veya daha büyüktür). Bu durum etriye kanca açısı ve/veya kanca boyundan bağımsız olarak, yeterli sıklıktaki etriyelerin eğilme kritik olarak tasarlanmış düşük dayanımlı düz yüzeyli boyuna donatılı bir kolonda benzer sargı etkisi oluşturabildiğini göstermektedir. Diğer yandan, aynı etriye detayına sahip standart altı kolonlarda etriye aralığı arttıkça (etriye oranı azaldıkça) yerdeğiştirme sünekliği önemli ölçüde azalmaktadır. Benzer şekilde standart altı güçlendirilmemiş kolonların birikimli (kümülatif) enerji tüketme yetenekleri de etriye aralığı arttıkça önemli düzeyde azalmaktadır. Tez çalışmasının standart altı kolonların sunulan kompozit sistemle güçlendirilmesinin incelendiği bölümünde, test parametreleri yukarıda verilen kolonların güçlendirilmiş eşdeğerleri düşey yük ve tersinir tekrarlı yatay yükleme altında test edilmiştir. Güçlendirme sonrasında kolonların göçme modu değişmiş, davranış kolon temel birleşiminde oluşan çatlağın açılıp kapanması ile karakterize edilen "rocking" şeklinde gerçekleşmiştir. Güçlendirilmiş ve referans kolonların deney sonuçları karşılaştırıldığında güçlendirme sonrasında kolonların yerdeğiştirme kapasitesinin, enerji tüketme yeteneğinin, yerdeğiştirme sünekliğinin önemli ölçüde arttığı tespit edilmiştir. Etriye aralığı seyrek olan kolonlarda güçlendirme sonrasında davranışta iyileşme nispeten sık etriyeli kolonlara nazaran daha fazla olarak gerçekleşmiştir. Ek olarak; güçlendirilmiş ve referans kolonların düşey yük ve tersinir tekrarlı yatay yükleme altındaki davranışlarını tahmin etmek için yayılı plastisite ve lif yaklaşımının kullanıldığı doğrusal olmayan modelleme stratejileri sunulmuştur. Son olarak; Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018), ASCE 41-17 (2017) ve Eurocode 8 (2004) yönetmeliklerinde verilen hasar sınırları deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Özellikle göçmenin önlenmesi performans düzeyi için ASCE 41-17'de verilen yaklaşımla yapılan hesaplamaların test edilen tipteki kolonlar için güvensiz tarafta kalabildiği, Eurocode 8 ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde verilen yaklaşımlar kullanılarak yapılan tahminlerin ise oldukça konzervatif olduğu tespit edilmiştir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde verilen mevcut yaklaşımın aksine (mevcut yaklaşımda 90 derece kancalı etriyelerin %30'u hesaplamalarda dikkate alınmaktadır) 90 derece kancalı etriyelerin tamamının dikkate alındığı durumda dahi göçmenin önlenmesi performans düzeyi için yapılan tahminlerin güvensiz olmadığı gösterilmiş, bu tip kolonların deprem performanslarının daha gerçekçi olarak değerlendirilmesi için öneriler yapılmıştır.

Abstract:
SUMMARY
Most of the structures of the existing building stock in Turkey and many developing countries are far from exhibiting the desired ductile behavior during an earthquake. These structures do not satisfy the rules given in the modern codes in terms of seismic-resistant design, and they do not even satisfy the conditions stipulated by the regulations in force in the years they were built. For this reason, these structures are often referred to as substandard structures in the literature. During many earthquakes such as Kocaeli (1999), Pakistan Kashmir (2005), Elazig (2010), Van (2011), Gorkha (2015), İzmir (2020) significant structural damage, and even total collapse of the structural system have been experienced due to inadequate seismic behavior of these types of structures. Consequently, many life and property losses have occurred. In the field investigations made after these earthquakes, the researchers emphasized that the poor seismic behavior of the columns, which are one of the most important elements of the structural system, is among the causes of serious structural damage or total collapse. Low concrete strength (quality), utilization of plain bars without proper detailing, lack of confinement in the confining regions of the columns, and improper detailing of the transverse reinforcement (stirrups with 90-degree hooks, insufficient stirrup hook length) can be emphasized among the reasons of the poor seismic behavior. As the result of these facts, inelastic deformation capacities of the columns are significantly reduced due to the buckling of the longitudinal bars under the effects of compression, and the opening of the stirrups with 90-degree hooks. In order to prevent this situation, there is a need for a better understanding of the seismic behavior of such columns and development of efficient strengthening methods.
External confinement of concete has been proven as an efficient method to improve the strength and ductility characteristics of existing reinforced concrete members. Fiber-reinforced polymer composites which are composite materials generally made of an epoxy-based polymer matrix reinforced with fibers such as carbon, glass, aramid, basalt, etc. are generally preferred for external confinement of reinforced concrete members. However, this method is not problem-free and has some drawbacks such as emission of harmful gasses during the application, need for extensive surface treatment, poor behavior above the glass transition temperature of the epoxy, inapplicability to wet surfaces, incompatibility with the substrate concrete, high cost of epoxy resins, and difficulty of conducting damage assessment after an earthquake. Recently, composites made of textile reinforcements with open-grid geometry and cement based matrix materials have been started to use to overcome these drawbacks for retrofitting purposes. 
In this presented thesis study, the seismic behaviors of full-scale sub-standard reinforced concrete columns produced using low-strength concrete (compressive strength of about 10 MPa) and plain longitudinal reinforcement, and seismic retrofitting by jacketing of their plastic hinge regions with cement-based composites in the potential plastic hinging regions are investigated. The cement-based composite system consists of glass-fiber sprayed mortar or glass-fiber sprayed mortar with one or three layers of basalt textile reinforcement. Different from previous studies, chopped glass fibers were used in the matrix in order to improve the tensile behavior of the textile-reinforced cement-based composite system. In addition, as another innovation, the spraying method was used during the application of the fibrous matrix material to the surface. With the spraying method, the application speed increased significantly and the required manpower for retrofitting is reduced. 
In the first part of the research, material characterization studies were carried out to analyze the behaviors of the composite systems under tension and flexure. For this purpose, composite configurations containing 3.5% chopped glass fiber by weight, 5% chopped glass fiber by weight, and one, two, and three layers of basalt textile reinforcement in addition to 3.5% glass fiber by weight were tested. The composite thickness was 25 mm for all composite configurations. Tensile and flexure tests were carried out per RILEM TC 232-TDT and ASTM C 947, respectively. With the increase in the amount of glass fiber in the composite from 3.5% to 5% by weight, the improvement in the tensile and flexural behaviors was found to be limited due to the increase of the gaps inside the composite. Considering this situation, the mortar containing 3.5% chopped glass fiber by weight was preferred as the matrix material for the configurations containing basalt textile reinforcement. From the results of tensile tests; it has been determined that behavioral properties such as tensile strength and ultimate tensile strain values improve as the number of basalt textile reinforcement layers increases. In the four-point bending tests carried out parallel to the tensile tests, it was observed that the bending stress and deformation capacity of the composite increase when the number of basalt textile reinforcement increases from one to two. However, unlike tensile tests, the enhancement in the behavior when the number of basalt textile layers increased from two to three was not detected in bending tests. The reasons behind this can be emphasized as; i) the number of textile reinforcement layers does not change meaningfully in the tensile zone due to the placement of the textile reinforcement layers with equal spaces within the limited thickness of the composite configurations with two or three layers, and ii) basalt textile reinforcement does not affect the compressive strength of the mortar.
In the next stage of the research carried out within the scope of the proposed thesis, external jacketing of low-strength concrete members by using sprayed glass-fiber-reinforced mortar with/without basalt textile reinforcement was investigated. For this purpose, reference and retrofitted concrete members with full-scale cross-sectional geometry (circular specimens with the diameter of 200 mm, 200 × 200 mm square, and 200 × 300 mm, 200 × 400 mm ve 200 × 600 mm rectangular) with a height of 500 mm were produced and tested under monotonic uniaxial compression. Three composite configurations (sprayed mortar with 3.5% chopped glass fiber by weight, sprayed mortar with 3.5% chopped glass fiber by weight and one layer of basalt textile reinforcement, sprayed mortar with 3.5% chopped glass fiber by weight and three layers of basalt textile reinforcement) were utilized for the external jacket. The thickness of the external jacket was 25 mm for all configurations. The test results were evaluated in terms of compressive strength, ultimate deformation, energy dissipation capacity, and axial stiffness. In all cross-section types and reinforcement configurations (with or without basalt textile reinforcement), enhancement in the compressive strength was obtained with retrofitting. The enhancement in compressive strength was maximum for circular cross-section and for the strengthening configuration using three layers of basalt textile reinforcement. On the other hand, the enhancement ratio decreased as the ratio between the sides increased for rectangular cross-sections. Moreover, enhancement for the ultimate strain was detected in all section types for jacketing configuration containing three layers of basalt textile reinforcement. For jacketing with sprayed glass fiber reinforced mortar with one layer of basalt textile reinforcement, no significant increase in the ultimate strain was obtained for rectangular sections with aspect ratios of two or three. The enhancement in ultimate strain was only obtained for circular cross-section for jacketing with just sprayed glass fiber-reinforced mortar. In this context, it can be stated that the enhancement in the ultimate strain value is related to the amount of basalt textile reinforcement for square and rectangular sections with the aspect ratios of 1.5, 2, and 3. The axial stiffness of the specimens also increased slightly after strengthening. The reason for this was that the bond between the jacket and the substrate concrete surface was good and the external jacket contributed to the axial stiffness. This seems to be a significant difference compared to retrofitting with fiber-reinforced polymers (FRP). By using the experimental results, a confinement model was proposed by modifying a model given in the literature to predict the compressive strength and ultimate strain values of the retrofitted specimens. The prediction performance of the proposed model was also examined by creating a database that included the test results of similar retrofitted specimens tested by other researchers. The prediction performance of the proposed confinement model to predict the compressive strength of the retrofitted specimens was found to be satisfactory. On the other hand, the ultimate strain values can also be satisfactorily predicted in the cases when mechanical properties and ratios of the textile reinforcement are similar in the external jacket with the tested specimens. 
In the next part of the research carried out within the scope of the thesis, a total number of 16 reference and retrofitted full-scale reinforced concrete columns produced by using low-strength concrete and plain longitudinal reinforcement were tested under axial and earthquake-simulating reversed cyclic lateral loading. All the columns were designed as flexure-critical. Test parameters for the the columns were stirrup spacing (60 mm, 90 mm, 120 mm, 180 mm), stirrup hook angle (90, 112.5 and 135 degrees), hook length (40, 80 mm), and effect of retrofitting. Investigation of the effect of different transverse reinforcement amount and details on the seismic performance of substandard columns stands out as an important difference of the research conducted within the scope of the thesis from the existing studies. The columns with the stirrup spacing of 60 mm satisfed the given requirements for column confinement regions in terms of stirrup volumetric ratio in the 1975 and 2018 Turkish Seismic Design Codes. Remaining columns represented the substandard columns with insufficient transverse reinforcement in different extents. The applied axial load during the tests was 45% (in a reference column with a stirrup spacing of 180 mm, a hook length of 80 mm and a hook angle of 135 degrees and its retrofitted counterpart) or 53% (remaning reference and retrofitted columns) of the axial capacity of the columns.  It was observed that the displacement ductility values of substandard columns with 60 mm stirrup spacing was satisfactory (greater than or equal to 5.5) regardless of stirrup hook angle and/or length. In addition, the experimentally calculated core concrete strain values are very close to each other in the loading cycle before failure. This shows that, regardless of the stirrup hook angle and/or hook length, sufficiently frequent stirrups can provide similar confinement for flexure critical columns built with low strength concrete and plain longitudinal reinforcement. Here; in order to realistically evaluate the earthquake performance of existing structures, it should be noted that even if the stirrup hook angle is not 135 degrees, these stirrups should be properly taken into account in the calculations. On the other hand, the displacement ductility decreased significantly as the stirrup spacing increased (as the stirrup ratio decreased) for substandard columns with the same stirrup detail. For instance, the displacement ductility of the column with the stirrup spacing of 60 mm was calculated as 6.3, while this value decreased to 3.3 for the column with the stirrup spacing of 180 mm. Similarly, the cumulative energy disipation capabilities of substandard columns also decreased significantly as the stirrup spacing increased. Independent of the stirrup spacing and details, it was calculated that the horizontal displacement component due to slip of the plain longitudinal reinforcement and strain penetration inside the footing, has a significant share in the total lateral displacement capacity for the columns built with low strength concrete and plain reinforcement. For a realistic prediction of the load-displacement relationship (both ascending and descending branches), the displacement component created by this effect should also be taken into account in the calculations. All the substandard columns (not retrofitted) failed due to cover spalling and subsequent buckling of longitudinal reinforcement due to high axial compression. For the columns with similar stirrup detailing, as the stirrup spacing increased the unsupported length of the longitudinal reinforcement increased and buckling of the longitudinal reinforcement and outward pushing of the concrete cover accelerated. In addition, as explained above, the experimentally calculated core concrete strains prior to failure decreased significantly as the stirrup spacing increased. This clearly shows the decreasing confinement effect due to the increased stirrup spacing.  Following the testing of reference columns, their retrofitted counterparts were tested under axial and reversed cycling lateral loading. It should be noted that investigated retrofitting type was external confinement of potential hinge regions of the columns using glass fiber reinforced sprayed mortar with three layers of basalt textile (seven columns) or just sprayed glass-fiber reinforced mortar one column). A gap of 25 mm was left between the lower side of the external jacket and the upper side of the footing in order to prevent direct axial loading of the jacket during reversed cycling lateral loading. The failure modes of the columns changed from compression failure to rocking after retrofitting regardledss of stirrup spacing or stirrup detail. Nearly all the deformations accumulated on the unconfined column section on the gap between the lower side of the external jacket and the upper side of the footing. No serious deformations occured on the retrofitting jacket. When the test results of the retrofitted and reference columns were compared, it was determined that the displacement capacity, energy dissipation capacity, and displacement ductility of the columns increased significantly after retrofitting. Columns with sparse stirrup spacings showed a greater improvement in seismic behavior than columns with relatively dense stirrups after retrofitting. The increase in lateral load capacity after retrofitting is more limited. In addition, the residual displacements of the columns were reduced significantly after retrofitting. Furthermore, nonlinear modeling strategies utilizing distributed plasticity and fiber approach were presented to predict the behavior of reference and retrofitted columns under axial and reversed cyclic lateral loading. Finally; the damage limits given in the Turkish Building Seismic Code (2018), ASCE 41-17 (2017) and Eurocode 8 (2004) regulations were compared with the experimental results. It was determined that the calculations made with the approach given in ASCE 41-17, especially for the collapse prevention performance level, may be on the unsafe side for this type of columns, while the estimates made using the approaches in Eurocode 8 and Turkish Building Earthquake Code are quite conservative. Contrary to the current approach given in the Turkish Building Earthquake Code (30% of stirrups with 90 degree hooks are taken into account in the calculations in the current approach), it was shown that even when all stirrups with 90 degree hooks are taken into account, the estimations for the performance level of collapse prevention are not unsafe side and become more realistic.