Improving The Behavior of RC Short Columns By Using Sifcon Coating and Rubber Dampers

Year 2024, Volume: 16 Issue: 1, 163 - 177, 31.01.2024

Hakan Koman

https://doi.org/10.29137/umagd.1278008

Abstract

In this study, improving the behavior of short column region by means of higher energy consumption and higher shear load carrying capacity is aimed. For this purpose, a special kind of concrete with high steel fiber ratio (SIFCON) is used for coating of column and placing rubber dampers around the short column region was proposed. As a result, it’s seen that; the SIFCON coating increased the shear force carrying capacity of short column by 2,18 times when compared with non-retrofitted specimen, whereas additional rubber dampers around the short column region increased the total load carried by 4 times. Also, the energy dissipation of the region increased by 2,02 to 2,82 times when compared with non-retrofitted situation. As a result, it was seen that, with a practical approach it is possible to improve the behavior of short columns.

Keywords

Short Column, SIFCON, Rubber Dampers, Abaqus, finite Element Method

Betonarme Kısa Kolon Davranışının Sifcon Mantolama ve Kauçuk Sönümleyici Kullanılarak İyileştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, kısa kolon bölgesinin davranışının daha yüksek enerji tüketimi ve daha yüksek kesme kuvveti taşıma kapasitesi açısından iyileştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla, kolon mantolanması için yüksek çelik lif oranına sahip özel bir beton (SIFCON) kullanılmış ve kısa kolon bölgesinin çevresine kauçuk sönümleyiciler yerleştirilmesi önerilmiştir. Sonuç olarak görülmüştür ki; SIFCON mantolaması, güçlendirilmemiş numuneye kıyasla kısa kolonun kesme kuvveti taşıma kapasitesini 2,18 kat arttırırken, kısa kolon bölgesi etrafında ilave kauçuk sönümleyici kullanılırsa, kesme kuvveti kapasitesi güçlendirilmemiş kolona nazaran 4 kat arttırılmıştır. Ayrıca, bölgenin enerji tüketimi, güçlendirme yapılmayan duruma göre 2,02 ila 2,82 katına çıkmıştır. Sonuç olarak, pratik bir yaklaşımla, kısa kolonların davranışını iyileştirmenin mümkün olduğu görülmüştür.

Keywords

Kısa Kolon, SIFCON, Kauçuk Sönümleyici, Abaqus, Sonlu Elemanlar Metodu

References

• Alraqad, M., Allouzi, R. And Alkloub, A., Finite Element Modelling of Reinforced Concrete Short Columns Subjected to Shear in Two Perpendicular Directions, Multidicipline Modelling in Materials and Structures, 18(4), 619-634, https://doi.org/10.1108/MMMS-04-2022-0052
• Abaqus 6.13 Theory Guide, 4.6.1 Hyperelastic material behavior
• Dirikligil, T. (2014), Betonarme Kısa Kolonların Tasarlanmasına ve Güçlendirilmesine Yönelik Yeni Yaklaşımların Analitik ve Deneysel Araştırılması, Doktora Tezi, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, Türkiye.
• Dirikgil T., Atas O. (2019) Experimental investigation of the performance of diagonal reinforcement and CFRP strengthened RC short columns Composite Structures, 223, 110984. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.110984
• Jakel, R. (2010), Analysis of Hyperelastic Materials with Mechanica, Presentation for the 2nd SAXIM, Technicshe Universitat Chemnitz, Chemnitz, Almanya.
• Erkek, S. (2016), Kauçuk Kapı Stoperinin Hiperelastik ve Viskoelastik Modellenmesi ve Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Bursa, Türkiye.
• Kayacik, F., Unal, A., Dogan, G., A novel strengthening technique against short column failure in RC structures: SIFCON panels Bulletin of Earthquake Engineering 21:2013–2044, https://doi.org/10.1007/s10518-022-01603-9
• Demir, C. (2012) Seismic Behaviour of historical stone masonry multi leaf walls, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim dalı, İstanbul, Türkiye.
• Dassault Systems Simula ABAQUS, Modelling fracture and Failure, Lecture 6
• Homrich, J., R. and Naaman, A. E. (1987), Stress Strain properties of SIFCON in compression, Fiber Reinforced Concrete Properties and Applications. ACI SP 105. 283-304.
• Koman, H. (2021), Harçsız Bloklar Kullanılarak Yapıların Deprem Davranışının İyileştirilmesi, Doktora Tezi, Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Manisa, Türkiye.
• Mehta, P., K., Monteiro, P., J., M., (2006) , Concrete -Microstructure,Properties and Materials Third Edition
• Merter, O. ve Uçar, T. (2016), İdeal göçme mekanizması için enerji esaslı yapı taban kesme kuvvetinin belirlenmesi, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 7(3), 409-420.
• Meral, E. (2019), Betonarme Binalarda Kısa Kolon Etkilerinin Araştırılması, Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, 11(2), 515-52. https://doi.org/10.29137/umagd.495192
• Mosallam, AS, Ghabban, N, Mirnateghi, E, Agwa, AAK., (2022), Nonlinear numerical simulation and experimental verification of bondline strength of CFRP strips embedded in concrete for NSM strengthening applications. Structural Concrete, 23, 1794– 1815. https://doi.org/10.1002/suco.202100537
• Obaidat, Y.T.,( 2011), Structural Retrofitting of Concrete Beams Using FRP, PHD thesis, Lund University, Lund, Sweden,
• Ogden R. W. (1972) Large deformation isotropic elasticity on the correlation of theory and experiment for incompressible rubber like solids Proc. R. Soc. Lond. A326565–584 http://doi.org/10.1098/rspa.1972.0026
• Prathima, V. and Babu, S., (2016), Comparative Analysis of Compressive Strength and Stress Strain Behaviour of Sifcon with Ferrocement, International Journal of Emerging Technologies in Engineering Research, 4(8), 18-23.
• Santos, C.F.R., Alvarenga, R.C.S.S., Riberio, J.C.L., Castro,L., O., Silva R.M., Santos, A.A.R., Nalon, G.H.( 2017), Numerical and Experimental Evaluation of Masonry Prisms By Finite Element Method, Ibracon Structure and Materials Journal, 10( 2), https://doi.org/10.1590/S1983-41952017000200010.
• Wood, B., T., (2000), Use of Slurry Infiltrated Fiber Concrete in Hinge Regions For Earthquake Resistant Structures, Phd Thesis, North Carolina University, North Carolina, USA.
• Viskovic, A., Zuccarino, L., Kwiecien, A., Zajac, B., Gams, M., (2017). Quick seismic protection of weak masonry infilling in filled frame structures using flexible joints, Key Engineering Materials, 747, pp. 628-637, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.747.628