The Effects of Reinforced Concrete Jacketing on the Earthquake Performance of Precast Structures

Ülkemizdeki sanayi yapıların çoğunluğunu, kolon-kiriş birleşim bölgelerindemoment aktarımı olmayan tek katlı prefabrike sistemleri oluşturmaktadır. Yaşanmışdepremler sonrasında yapılan gözlemler; prefabrike yapıların deprem etkisi altındayüksek yatay yerdeğiştirmeleri nedeniyle kolon-kiriş birleşim bölgelerinde ve yapıgenelinde önemli hasarların oluştuğunu göstermiştir. Bu tip yapı sistemlerinin depremekarşı güçlendirilmesi, sadece yüksek maliyetli cihazlar için değil öncelikli olarak insanyaşamı açısından hayati önem taşımaktadır. Bu çalışmada betonarme (BA) mantolamayönteminin prefabrike yapıların deprem performansındaki rolü sayısal olarakincelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, literatürde deneysel sonuçları yer alan BAmantolu ve mantosuz kolonların nümerik modelleri oluşturulmuştur. Tersinir tekrarlıyerdeğiştirme protokolü etkisi altında yapılan deneylerden elde edilen yükyerdeğiştirme ilişkileri, oluşturulan nümerik model sonuçları ile karşılaştırılmıştır.Nümerik modeller, belirli yerdeğiştirme eşikleri arasında deneysel sonuçları iyi birşekilde tahmin edilebilmektedir. Deneysel olarak kalibre edilmiş olan nümerik model, üçboyutlu sanayi tipi mevcut bir yapı sisteminin lineer olmayan dinamik analizlerindekullanılmıştır. Sayısal sonuçlar, mantolama sayesinde prefabrike yapının ortalama enbüyük ve en küçük göreli ötelemelerin %54 ile %72 arasında değişen oranlardaazaldığını göstermiştir. Mevcut yapının seçilen kolonları, birim şekildeğiştirme açısındandeğerlendirildiğinde; güvenlik sınırı (GV) civarında olan kesit performansının BAmantolama ile minimum hasar sınırının (MN) altına çekildiği görülmüştür.The majority of industrial buildings located in our country consist of single-story precast systems with pinned beam-to-column connections. Observations made after earthquakes showed that due to high lateral displacement demands occurred under the effects of earthquake loads; significant damage was accumulated throughout the beam-to-column connections and whole structure. Strengthening such building systems against earthquake loads is not only crucial for high-cost devices and machinery but also very important in terms of human life as a priority. In this study, the effects of reinforced concrete (RC) jacketing technique on the global earthquake performance of precast structures was examined numerically. In the first part of the study, experimental results of bare and RC jacketed columns, which exist in the recent literature, were used as a benchmark for the development of numerical models. The force-displacement relations obtained from quasi-static experiments were compared with the numerical results. The numerical models are successful to estimate the experimental results within the range of distinct displacement levels. Validated numerical models were used for nonlinear dynamic analysis of an existing 3D precast system. Numerical results showed that the application of RC jacketing technique is effective to decrease the average maximum and minimum drift values by the ratios of 54-72%. Determinations of strain levels for the selected columns of the system showed that; the RC jacketing retrofitting technique is effective to increase the sectional performance by shifting the strain demands from safety limit (GV) to minimum damage limit (MN)

Enerji tüketebilen çelik yastıkların tipik bir betonarme çerçeve davranışına etkisi

Betonarme çerçeve tipi yapıların deprem davranışları, enerji tüketebilen metal elemanlar kullanılarak iyileştirilebilmektedir. Metal elemanlar, yapının çerçeve gözlerine yerleştirildiğinde yapıya giren deprem enerjisini plastik deformasyon yaparak tüketebilmektedir. Yeni nesil yapı tasarımı, plastik şekil değiştirmelerin yapısal elemanlardan çok, deprem sonrasında yenisiyle değiştirilebilen metal elemanlarda yoğunlaşması sağlanarak hasarının azaltılması eğilimindedir. Bu çalışmada enerji tüketme özelliği olan farklı kalınlıklardaki yastık görünümlü metal elemanların çevrimsel davranışı, deneysel ve analitik olarak incelenmiştir. Farklı kalınlıklardaki çelik yastıkların kayma deneyleri İstanbul Teknik Üniversitesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında (STEELAB) gerçekleştirilmiştir. Çelik yastıklar için analitik model geliştirilmiş ve gerçek betonarme yapıdan çıkartılmış bir çerçevenin lineer olmayan analizinde kullanılmıştır. Analiz sonuçları, levha kalınlığına bağlı olarak çelik yastıkların betonarme çerçeve dayanımını %5 ile %20 arasında değişen oranlarda artırdığını göstermektedir. Kalınlığı 18 mm olarak seçilen çelik yastığın kullanıldığı betonarme çerçeve yalın çerçeveden 5 kat daha fazla enerji tüketmiştir. Aynı kalınlıktaki çelik yastık, çerçeve sistemin toplam enerjisinin %55’ini tüketmiştir

İstanbul’un Esenler İlçesinde yer alan Betonarme Yapıların Sismik Hasar Görebilirliğinin Değerlendirilmesi

Istanbul is one of the largest cities of Turkey which is located on the regions where there is high seismic activities. Recent studies performed on mid-rise reinforced concrete (RC) structures showed that majority of the existing building stock does not conform to current seismic code requirements and they can be evaluated as vulnerable structures. The seismic performance evaluation of an existing buildings can be conducted by using nonlinear procedures stated in Turkish Earthquake Code (TEC-07). According to the code, an existing building completing its economic lifetime and/or having a performance level in between “Life Safety” to “Collapse Prevention” under the effect of Design Earthquake is defined as “building under seismic risk”. Before going into such a detailed seismic evaluation procedure for each building, there is a need for regional screening surveys to rank the building stock in terms of the potential seismic hazard. This study aims to assess the seismic vulnerability of a group of midrise RC buildings located in Esenler District of İstanbul employing the Rapid Visual Screening (RVS) procedure. In this study, valuable results have been derived to rank the buildings in terms of seismic vulnerability of existing structures located in Istanbul. It is concluded that the number of stories is the key parameter to change the priority range of the building from lowest to highest level. Majority of the buildings with the highest priority level (0≤PS≤30) suffer from the parameters related with poor construction quality, soft story irregularity and the heavy overhang. The aforementioned method could be used to estimate the performance scores of the buildings to determine the priority for more detailed seismic risk assessment procedures.İstanbul, Türkiye'nin sismik aktivitesi yüksek olan en büyük şehirlerinden biridir. Orta yükseklikteki betonarme yapılar üzerinde yapılan son çalışmalar, mevcut bina stokunun çoğunluğunun güncel deprem yönetmeliği şartlarına uymadığını dolayısıyla hasar almaya meyilli yapılar olarak değerlendirilebileceğini göstermiştir. Mevcut binaların deprem performansının değerlendirilmesi, Türk Deprem Yönetmeliği (TEC-07)'de belirtilen lineer olmayan yöntemler kullanılarak yapılabilir. Mevcut yönetmeliğe göre, ekonomik ömrünü tamamlayan ve/veya tasarım depremi etkisinde performans seviyesi "Can Güvenliği" ile "Göçmenin Önlenmesi” arasında bulunan yapı, "riskli bina" olarak tanımlanmaktadır. Her bina için böylesine detaylı bir deprem değerlendirme yöntemine gerek kalmadan, bina stokunun potansiyel sismik tehlike açısından sıralamak amacıyla bölgesel tarama anketlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışma, İstanbul Esenler İlçesi'nde bulunan bir grup orta yükseklikteki betonarme binanın “Hızlı Görsel Tarama (RVS)” yöntemini kullanarak deprem güvenliğini belirlemeyi amaçlamaktadır. Bu çalışmada İstanbul'da bulunan mevcut yapıların deprem güvenliğine göre sıralandırılması açısından önemli sonuçlar elde edilmiştir. Kat adedinin, yapının potansiyel risk seviyesini en düşükten en yükseğe değiştirebilen bir anahtar parametre olduğu sonucuna varılmıştır. Kötü inşaat kalitesi, yumuşak kat düzensizliği ve ağır çıkma ile ilgili parametreler, en yüksek risk seviyesine sahip olan binalarda (0≤PS≤30) ortak zafiyetler olarak belirlenmiştir. Söz konusu yöntem, daha detaylı deprem riski değerlendirmesi için önceliğin belirlenmesi amacıyla binaların performans puanlarını tahmin etmekte kullanılabilmektedir

Cyclic behavior of reinforced concrete cladding panels connected with energy dissipative steel cushions

Precast concrete structures show damage after the destructive earthquakes and indicate that the connections of reinforced concrete (RC) cladding panels might be inadequate. RC cladding panels greatly increase the lateral stiffness and strength of the building when they are rigidly connected to the structural system. However, this also increases the seismic requirements. Consequently, a robust mechanical connection device with energy-dissipating capability was produced for RC cladding panels. Extensive experimental and numerical studies on an energy-dissipative steel cushion (SC) connection device were carried out in the framework of the SAFECLADDING project. Cladding panel tests were conducted with various connection configurations. The fundamental variables are the location, quantity, and thickness of SCs used in the cladding systems. The test results demonstrate that the SCs used in panel-to-panel and panel-to-support connections made large contributions to the total energy dissipation capacity. The parameters of a numerical model were also evaluated to reproduce the experimental results.This research was conducted in the framework of the FP7 project, "SAFECLADDING: Improved Fastening Systems of Cladding Wall Panels of Precast Buildings in Seismic Zones," research for SME associations, grant agreement number 314122, which was coordinated by Mr. Alessio Rimoldi from BIBM. The financial support provided by the Commission of the European Communities through this project is greatly appreciated. The study was conducted at the Structural and Earthquake Engineering Laboratory (STEELab) of Istanbul Technical University. The support of the laboratory staff and graduate students is gratefully acknowledgedPublisher's Versio

Experimental investigation and pseudoelastic truss model for in-plane behavior of corrugated sandwich panels with polyurethane foam core

Sandwich panels are commonly used in facades and the roofs of industrial buildings due to their well-known advantages. However, there is limited data about the in-plane behavior of the panels. Hence, this paper aimed to propose a pseudoelastic truss model to represent the effective in-plane stiffness and strength properties of the corrugated sandwich panels with a polyurethane foam core. Two separate sets of experiments (mock-up and system test) were conducted in the laboratory. The variables were the number of fasteners, sheet thickness, loading direction, and number of ribs. The number of fasteners, sheet thickness, and loading direction are the most effective parameters for the in-plane behavior. A formula was proposed to compute axial stiffness of the truss members by considering the effective parameters. Experimental results showed that the proposed robust truss model could give a good estimate of the pseudoelastic stiffness and maximum load bearing capacity of the sandwich panels.Turkish Precast Concrete AssociationThis study was conducted in the framework of ITuNOVA Technology Transfer Office Research Project titled Determination of In-plane Behavior of Corrugated Sandwich Panel Type Roof Shelters. The finan-cial support provided by Turkish Precast Concrete Association through this project is greatly appreciated. The study was conducted at the Structural and Earthquake Engineering Laboratory (STEELab) of Istanbul Technical University. Support of the laboratory staff and the contributions of Gunkut Barka and Hakan Atakody are gratefully acknowledged

Behaviour of steel cushions subjected to combined actions

Mild steel is relatively low-cost and easily accessible material to fabricate some structural members. It would be a significant advantage if seismic energy dissipaters that are used in structures constructed in the earthquake prone areas, could also be produced on site. In this paper, a promising seismic energy dissipater made of mild steel, so-called steel cushion (SC) is presented. It is provided experimental and analytical responses of SCs subjected to bi-axial loadings. SC rolls under the lateral loading that allows relocation of the plasticized cross-section. Henceforth, SC dissipates considerable amount of seismic energy. A series of tests were performed to achieve experimentally the behavior of SC subjected to longitudinal and transversal loading. Finite Element Models (FEMs) were also generated to reproduce the experimental backbone curves and to predict the bi-directional response properties for discrete transversal forces and plate thicknesses. Closed-form equations were derived to determine yield and ultimate forces and the corresponding displacements as well as location of the plasticized sections. The behavior of SC could either be projected by the FEMs with the exhibited parameters or by means of the proposed closed-form equations and the normalized design chart