During the last few years there have been a growing interest in studies on corrosion
related deterioration, parallel to the increase in the expected service life of buildings.
The existing literature reveals that corroded reinforced concrete elements results in a
brittle global structural behaviour. Due to the late adaptation of proper construction
material standards and seismic design provisions in the Mediterranean region, the
current building stock faces significant variation in seismic resistance. Likewise the
humid environment and the use of chloride contaminated concrete aggregates resulted
in a further deficiency, leading to deterioration of the reinforced concrete elements. In
this study, the local concrete material as well as naturally corroded local reinforcing
steel from North Cyprus was tested. The provided empirical steel material
deterioration relationships were then considered in developing fragility curves for the
building stock in North Cyprus. Furthermore, the unique character of the local design
practice was simulated on scaled columns. The static cyclic tests were performed to
assess the ductility degradation phenomena of the lightly reinforced columns with
inappropriate stirrup settings.
Based on the local design information, deterministic frame models were generated in
the second part of the thesis. The parametrically assessed concrete strength, allows
identifying the corrosion related reduction in seismic resistance of the “seismic” and
“pre-seismic” reinforced concrete buildings (i.e. the pre-1999 reinforced concrete
structures designed according to modern seismic design provisions and those
belonging to a previous era, respectively). The presented fragility functions, highlight
the significance of considering the combined corrosion effects, such as reinforcement
buckling phenomena, type specific bond and deterioration models, time period specific
material strength, and the corresponding effects in seismic resistance. The
corresponding dependence of modelling parameters on seismic performance of
seismic and pre-seismic reinforced concrete buildings are then discussed in detail. The
results revealed that, considering the combined effects of corrosion resulted in a further
37% reduction in seismic capacity of the pre-seismic models in comparison to seismic
models when subjected to the same corrosion level. Finally, the vulnerability curves
are presented based on the effect of concrete strength on both building groups.
Keywords: Corrosion, aging effects, seismic fragility, concrete strength, Cyprus
ÖZ:
Betonarme yapılardaki korozyon odaklı yıpranmaya olan ilgi, yapılardan beklenen
servis süresinin uzamasıyla birlikte artmaktadır. Literatür, korozyona maruz kalmış
betonarme elemanların, bina ölçeğinde gevrek göçmeye neden olabileceğini
göstermiştir. Akdeniz bölgesindeki yapılar incelendiğinde, gerek modern deprem
yönetmeliklerinin gerekse kaliteli malzeme teminindeki geç adaptasyonun sonucu
olarak, deprem performansında ciddi farklılık göstermektedir. Bununla birlikte nemli
hava koşullarının yanı sıra, içerisinde tuz barındıran beton agregalarının neden olduğu
betonarme elemanlardaki korozyon, büyük ölçüde dayanım kaybına neden olmaktadır.
Bu çalışma kapsamında öncelikle, Kuzey Kıbrıs’tan elde edilmiş olan yerel beton ve
çelik malzemeleri önce test edilerek oluşturulan istatistiki parametreler, hasar
görebilirlik eğrilerinin oluşturulması amacıyla kullanılmıştır. Ayrıca tabii şekilde
korozyona uğramış donatı çeliği için ise, testler sonucu korozyon oranına bağlı olarak,
süneklik kaybını tanımlayan bağıntılar oluşturulmuştur. Yerel tasarım karakterini
yansıtacak ölçekli kolonlar inşa edilip, statik döngüsel yükleme ile test edilmiştir.
Boyuna donatı oranının az olduğu bu kolonlarda, uygun olmayan etriye düzeninin ve
kanca şeklinin genel sünekliğe ciddi etkisi olduğu gözlemlenmiştir.
Tezin ikinci aşamasında ise, yerel tasarım bilgileri göz önünde bulundurularak, Kuzey
Kıbrıs’taki az katlı ve orta yükseklikteki yapıları temsil edecek analitik çerçeveler
oluşturulmuştur. Sadece ölü yüklerle tasarlanan (1999 yılı öncesi) ve deprem
yönetmeliği kullanılarak tasarlanan (1999 yılı sonrası) yapıları temsilen oluşturulan bu
çerçeveler, korozyon ve beton mukavemetinin genel deprem performansına etkisini
elde etmek amacıyla analiz edilmiştir. Sunulan hasar görebilirlik fonksiyonları sonucu
olarak, korozyon etkisinin modellenmesinde, göz önünde bulundurulan donatı
kenetlenmesi, basınç donatısının burkulması ve malzeme mukavemetinin güç
yitirmesi gibi parametrelerin ciddi sonuçlara sebep olduğu gözlemlenmiştir.
Modellemede kullanılan parametreler tez içerisinde ayrıca tartışılmıştır. Sonuçlar aynı
korozyon seviyesine sahip 1999 yılı öncesi inşa edilen yapıların, 1999 yılı sonrası inşa
edilen yapılara kıyasla yeni ve deprem yönetmeliği ile tasarlanan yapılara kıyasla
yaklaşık %37 daha fazla etkilendiğini göstermektedir. Sonuç olarak, beton
mukavemeti odaklı olarak tüm modeller için hasar görebilirlik fonksiyonları elde
edilmiş ve sunulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Korozyon, yıpranma etkileri, deprem hasar görebilirlik, beton
mukavemeti, Kıbrıs
