-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
FARKLI TEKNİKLERLE GÜÇLENDİRİLMİŞ BETONARME
KİRİŞLERİN EĞİLME DAVRANIŞI
İ. Dalyan.1, B. Doran2, S. Aktan3 ve H.O. Köksal4
1 İnş. Yük. Müh., Deprem Dairesi, T.C. Başbakanlık Afet ve Acil
Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara
2 Doç. Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Yıldız Teknik Üniversitesi,
İstanbul
3 Yrd. Doç. Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Çanakkale Onsekiz Mart
Üniversitesi, Çanakkale
4 Prof. Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Çanakkale Onsekiz Mart
Üniversitesi, Çanakkale
Email: [email protected]
ÖZET:
Yapıların güçlendirilmesinde, geleneksel tekniklere ek olarak
yeni teknikler geliştirilmekte ve yapı sektöründe
yaygın olarak kullanılmaktadır. Lifli polimer (LP) malzemeler
ile güçlendirme de bu alandaki yeni teknikler
arasında yer almaktadır. Bu çalışmada betonarme kirişlerin
eğilme dayanımını arttırmak için bir tür güçlendirme
tekniği olan karbon lifli polimer (KLP) ile güçlendirme tekniği
araştırılmıştır. Bu amaçla 8 adet betonarme kirişin
4 noktalı eğilme testleri gerçekleştirilmiştir. İki kiriş
kontrol kirişi olarak bırakılırken KLP ile kısmi sargılama şu
şekilde yapılmıştır: a) sadece kirişin alt yüzeyine, b) kirişin
alt yüzeyine ve eğilme donatısı ve net beton örtüsünü
içine alacak şekilde iki yan yüzeye 50 ve 70 mm uzunlukta, c) U
şeklinde. Kirişlerin boyutları 150×250×2600 mm
olup 1.nci grup ve 2.nci grup deney kirişlerinin net beton
örtüleri sırasıyla 20 mm ve 40 mm’dir. Sonuç olarak,
kirişlere ait yük-yer değiştirme davranışları ile göçme
mekanizmaları tartışılmış, farklı örtü betonunun deney
kirişlerinin eğilme davranışına etkisi irdelenmiştir.
ANAHTAR KELİMELER: Betonarme Kirişler, Güçlendirme, Karbon Lifli
Polimer
FLEXURAL BEHAVIOUR OF REINFORCED CONCRETE BEAMS
STRENGTHENED WITH DIFFERENT TECHNIQUES ABSTRACT:
In addition to traditional strengthening of constructions, new
technologies in construction sector are being
developed and applied in a widespread manner. Strengthening with
fiber reinforced polymer (FRP) materials is
among the new techniques in this field. In this study,
reinforced technique as a methodology for strengthening
technique with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets to
increase the flexural resistance of reinforced
concrete beams has been investigated. For this purpose,
four-point bending tests on eight reinforced concrete
beams were conducted. Two beams was un-retrofitted and used as
the control specimen, while partial CFRP
wrapping was applied to the remaining specimens as follows: a)
applied only to the bottom surface area of the
beam, b) applied to the bottom surface and lateral sides
surfaces area together with 50 and 70 mm height including
the tensile reinforcement and the concrete cover, c) U-wrapping.
The dimensions are, 150×250×2600 mm and
concrete cover of first and second group test beams are 20 mm,
40 mm, respectively. Finally, load-displacement
behavior with the failure mechanism of the test beams have been
discussed and the effect of different concrete
cover on the flexural behavior has been investigated.
KEYWORDS: RC Beams, Strengthening, Carbon Fiber Reinforced
Polymer
-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
1.GİRİŞ
Deprem etkisi altında gerekli dayanım, süneklik ve rijitlik
koşullarını sağlayamayan betonarme yapılar çeşitli
yöntemlerle güçlendirilmektedir. Güçlendirme yöntemlerinin genel
amacı eleman ya da sistemin dayanımını,
sünekliğini ve rijitliğini istenilen düzeye getirmektir
(Tanarslan, 2007). Yapıların güçlendirilmesinde, geleneksel
tekniklere ek olarak yeni teknikler geliştirilmekte ve yapı
sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon lifli
polimer (KLP) malzemeler ile güçlendirme de bu yeni teknikler
arasında yer almaktadır. KLP malzeme,
uygulamasının kolay olması, ağırlığının hafif olması, korozyona
karşı dayanıklı olması gibi nedenlerden dolayı
betonarme ve yığma yapı elemanlarının güçlendirilmesi amacıyla
geniş kullanım alanına sahiptir(Dündar, 2008).
Betonarme ve yığma yapı elemanlarında yük taşıma kapasitesini
büyük oranda arttıran bu malzeme, Türkiye’de
mevcut Deprem Yönetmeliği’nde (DBYBHY-2007) uygulanabilir
güçlendirme yöntemi olarak gösterilmektedir Kirişlere dıştan
yapıştırılan KLP malzemelerin kirişlerin eğilme ve/veya kesme
kapasitesini arttırdığı birçok
araştırmacı tarafından deneysel ve sayısal çalışmalarla
incelenmiştir (Karakoç vd., 2013; Kim vd., 2015;
Mostofinejad ve Khozaei, 2015; Khalifa ve Nanni, 2000; Sayed
vd., 2014). ACI Committee 440.2R-08 (2008)
kılavuzunda lifli polimer (LP) ile güçlendirilmiş betonarme
kesitlerde araştırılması tavsiye edilen göçme biçimleri
verilmiştir. Donatının akmasından önce basınç bölgesindeki
betonun ezilmesi, lifli polimer tabakanın kopmasını
takiben çekmede donatının akması, betonun ezilmesini takiben
çekmedeki donatının akması, pas payındaki kesme
ve çekme tabakalanması (örtü tabakalanması) ve lifli polimer
malzemenin beton yüzeyden sıyrılması, anılan
göçme biçimlerine örnek olarak verilebilir.
Literatürde yer alan çalışmalar incelendiğinde betonarme
kirişlerin güçlendirilmesi amacıyla dıştan yapıştırılan
karbon lifli polimer tabakaların kirişin dayanım, rijitlik,
süneklik ve sismik performansını etkilediği görülmüştür.
Çalışmalar incelendiğinde kiriş yüzeyine yapıştırılarak yapılan
güçlendirmede KLP tabakaların beton yüzeyinden
sıyrılması ve KLP’nin kopması, KLP tabakalarda görülen göçme
mekanizmalarıdır. KLP’ nin beton yüzeyden
sıyrılması iki şekilde olmaktadır. Bunlar orta açıklıktaki
sıyrılma ve tabaka sonundaki sıyrılmadır (Aram vd., 2008;
Ha vd., 2015; Niu ve Wu, 2005; Wang vd., 2013).
Bu çalışmada kiriş yüzeyine dıştan farklı biçimlerde
yapıştırılan KLP’nin betonarme kirişlerin eğilme
performansına olan etkileri deneysel olarak incelenmiştir.
Kirişlere ait yük-yer değiştirme davranışları ile göçme
mekanizmaları tartışılmış ve kiriş davranışında etkili olduğu
düşünülen farklı kalınlıklı örtü betonunun deney
kirişlerinin eğilme davranışına etkisi irdelenmiştir.
2. DENEYSEL ÇALIŞMA
Deneysel çalışmada 20 mm ve 40 mm net beton örtüsüne sahip 8
adet betonarme kiriş test edilmiştir. Kirişlerin
geometrik boyutları ve donatı detayları Şekil 1’de verilmiştir.
Kiriş numunelerinde C20 beton ve S420 donatı sınıfı
kullanılmıştır. KLP kumaşın yapıştırılacağı yüzeyde mekanik
taşlama ile düzeltme ve pürüzlendirme yapıldıktan
sonra yapışma yüzeyleri temizlenmiştir. Daha sonra yüzeye astar
sürülmüş, astar prizini aldıktan sonra epoksi
sürülerek KLP kumaş yapıştırılmıştır. Deneysel çalışmada
kullanılan astar, epoksi ve KLP’nin özellikleri Tablo
1’de verilmiştir.
Toplam 8 adet dikdörtgen kesitli betonarme kiriş numunesi her
grupta güçlendirilmeyen 1 adet referans kirişi ve
KLP’nin dıştan üç farklı biçimde yapıştırılmasıyla
güçlendirilmiş 3 adet numune olmak üzere 2 gruba ayrılarak
test edilmiştir. Deney numunelerinin güçlendirme biçimleri Şekil
2’de görülmektedir. Her iki grupta da
güçlendirme biçimlerinin ilkinde kirişin sadece eğilme (alt)
yüzeyine KLP kumaş yapıştırılmıştır (150x2600 mm)
(Şekil 2(a)). Bu yöntem, kirişlerin eğilme kapasitesinin KLP
malzeme ile iyileştirilmesinde en çok kullanılan
yöntemlerinden biridir.
-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
Şekil 1. Geometrik boyutlar ve donatı detayı
Tablo 1. Astar, epoksi ve CFRP malzemenin özellikleri
Astar Malzemesi (MasterBrace P 3500) Epoksi Malzemesi
(MasterBrace SAT 4500)
Özellik Değer Çekme Özellikleri Kalınlık 0.075 mm Özellik
Değer
Çekme Özellikleri Akma Dayanımı 54 MPa
Özellik Değer Elastisite Modülü 3034 MPa
Akma Dayanımı 14.5 MPa En Büyük Dayanım 55.2 MPa
Elastisite Modülü 717 MPa Poisson oranı 0.40
En Büyük Dayanım 17.2 MPa
KLP Malzeme (MasterBrace FIB 300/50 CFS)
Özellik Değer Toplam Lif Ağırlığı 300 g/m2
Tasarım Kesit Kalınlığı 0.166 mm
Lif Çekme Dayanımı 4900 MPa
Elastisite Modülü 230.000 MPa
*Bu değerler BASF Türk Kimya San. ve Tic. Ltd. Şti.’den temin
edilmiştir.
İkinci uygulama biçiminde ise, KLP kumaş, kirişin alt yüzeyi ile
birlikte çekme donatılarını içine alacak şekilde
iki yan yüzeye yapıştırılmıştır. 1. grup deney numunesinde yan
yüzeylerde 50 mm’lik bir kısımda 2. grup deney
numunesinde ise 70 mm’lik bir kısımda bu uygulama yapılmıştır
(250x2600; 290x2600) (Şekil 2 (b)). Üçüncü
uygulama biçiminde ise, KLP kumaş kirişin alt yüzeyle birlikte
yan yüzeylerinin büyük bir kısmına yapıştırılmıştır
(500x2600mm) (Şekil 2 (c)). Kirişin yan yüzeylerinde basınç
bölgesinde yapılacak güçlendirmenin eğilme
performansına etkisinin fazla olmayacağı dikkate alındığında,
deneylerde yapılan bu uygulama biçiminin eğilme
performansının incelenmesinde gerçekçi bir uygulama olduğu kabul
edilebilir. Ayrıca, genişliği 500 mm olan
KLP kumaşın ayrı parçalar halinde kullanılması durumunda
malzemede kopmalar olabileceği ve tek parça
davranışı gösteremeyeceği olasılığı da bu uygulamayla
önlenmiştir.
KLP malzemenin kirişin yan yüzeylerinin bir kısmına
yapıştırılmasıyla yapılan güçlendirme yöntemi, yan
yüzeylerinin tamamına yapıştırılmasıyla yapılan güçlendirme
yöntemi ile karşılaştırıldığında kullanılan malzeme
miktarında önemli bir azalma söz konusudur. KLP malzeme ve
malzemeyi kiriş yüzeyine yapıştırmak için gerekli
-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
olan yapıştırıcı malzemenin maliyeti de dikkate alındığında
ikinci yöntemin ekonomik olarak avantajlı olduğu
söylenebilir.
a) Deney numunesi K20KG00 ve K40KG00
b) Deney numunesi K20KG50 ve K40KG70
c) Deney numunesi K20KGU ve K40KGU
Şekil 2. Deney numunelerinin güçlendirme biçimleri
-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
Şekil 3’de görüleceği üzere kiriş numuneleri mesnet
noktalarından 0.375L=900 mm kadar uzaklıkta etkiyen
simetrik iki tekil yük altında test edilmiştir. Yükleme
monotonik olarak göçme meydana gelene kadar artırılarak
uygulanmıştır. Yükleme 400 kN kapasiteli bir hidrolik pompa
aracılığı ile uygulanmış ve 400 kN kapasiteli bir
yük hücresi ile yük değerleri ölçülmüştür. Yükleme 2mm/dak
hızında uygulanmıştır. Kirişin orta noktasındaki,
yükün uygulandığı noktalardaki ve mesnetlerdeki düşey yer
değiştirmeler LVDT ile ölçülmüştür.
Şekil 3. Deney düzeneği
2.1. Deney numunelerinin betonarme kesit hesabı
Basit eğilme etkisindeki bir betonarme kirişin davranışını ifade
etmekte kullanılan bağıntı gruplarından birincisi
çekme ve basınç donatılarındaki birim şekil değiştirmelerin
uygunluk bağıntıları yardımıyla hesaplamalarını
içermektedir:
s0.003.(d x)
εx
(1)
Bu denklemde x tarafsız eksen derinliğini ve d etkili derinliği
göstermektedir.
Diğer bağıntı grubu ise kesit boyunca oluşacak iç gerilme ve
kuvvetlerin dengesidir:
' 's yd cd w s s1A .f 0.85.f .b . +A .σk .x (2)
Burada sA toplam çekme donatısı alanını, '
sA basınç donatısı miktarını, '
s basınç donatısındaki gerilmeyi, wb
kiriş genişliğini, cdf ise beton basınç dayanımını
göstermektedir.
Net beton örtüsü 20 mm ve 40 mm olan referans kirişlerde sε
değerleri sırasıyla 0.0125 ve 0.0098 olarak
hesaplanmıştır. Net beton örtüsü 20 mm ve 40 mm olan KLP
malzemeyle güçlendirilmiş kirişlerde ise sε değerleri
sırasıyla 0.0075 ve 0.0058 olarak hesaplanmıştır. Bu değerler,
sdε =0.0021 değerinden büyük olduğu için kirişler
denge altı bir davranış sergileyerek göçmektedir.
-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
3. DENEY SONUÇLARI
Deney numunelerinin yük-orta nokta yer değiştirme grafikleri
Şekil 4 ve Şekil 5’te verilmiştir. Grafikler
incelendiğinde 1. grup kiriş numunelerinde 45 kN yük düzeyine
kadar; 2. grup kiriş numunelerinde ise 40 kN yük
düzeyine kadar tüm deney numunelerinin yaklaşık aynı yer
değiştirmeyi yaptığı gözlenmiştir. Deney
elemanlarında bu yük düzeylerine kadar kiriş yüzeyinde oluşan
kılcal çatlaklar bu yük düzeyinden sonra
genişlemeye başlamıştır. Deney elemanlarının maksimum yük
kapasiteleri KLP kumaşın uygulanma biçimine
göre değişiklik göstermektedir. Şekil 4 ve Şekil 5’te görüldüğü
gibi deneylerde kirişin alt yüzeyi ile çekme
donatısını içine alacak şekilde KLP malzeme ile yapılan
güçlendirmede, sadece kirişin alt yüzeyine yapıştırılan
KLP malzeme ile yapılan güçlendirme yöntemine göre yük taşıma
kapasitesi artmıştır. Deney sonuçları Tablo 2’de
sunulmuştur.
Tablo 2. Deney sonuçları
Grup No Numune
Numarası Özellik Maksimum
Yük (kN) Göçme Mekanizması
1
K20R Referans numunesi1 51.97 Eğilme göçmesi ve betonun
ezilmesi
K20KG00 Güçlendirilmiş2 80.43 KLP’nin sıyrılması ve kopması
K20KG50 Güçlendirilmiş3 93.56 KLP’nin sıyrılması ve kopması
K20KGU Güçlendirilmiş4 108.19 KLP’nin sıyrılması ve kopması
2
K40R Referans numunesi1 45.87 Eğilme göçmesi ve betonun
ezilmesi
K40KG00 Güçlendirilmiş2 76.78 KLP’nin sıyrılması ve kopması
K40KG70 Güçlendirilmiş3 91.43 KLP’nin sıyrılması ve kopması
K40KGU Güçlendirilmiş4 98.95 KLP’nin sıyrılması ve kopması
1Herhangi bir güçlendirme yapılmamış referans numunesidir. 2Kirişin
sadece alt yüzeyine KLP kumaş yapıştırılarak güçlendirilmiştir.
3KLP kumaşın, kirişin alt yüzeyi ile birlikte çekme donatılarını
içine alacak şekilde yapıştırılması ile güçlendirilmiştir. 4KLP
kumaşın, kirişin alt yüzeyi ile birlikte yan yüzeylerinin büyük bir
kısmına yapıştırılması ile güçlendirilmiştir.
3.1. 1. grup deney numune deney sonuçları
Deney sırasında 1. gruptaki referans deney numunesi (K20R),
51.97 kN maksimum yük seviyesinde 99.76 mm
yer değiştirme yapmıştır. Kirişin taşıdığı yük yaklaşık bu
değerde sabit kalırken yer değiştirme artarak maksimum
139.35 mm olmuştur. Numune yükün uygulandığı noktalarda meydana
gelen eğilme çatlaklarının genişlemesi ile
eğilme kırılması sergileyerek göçmüştür. Deney esnasında yük
altındaki kirişte eğilme çatlaklarının genişliği
artarken, basınç bölgesindeki betonda ezilme
gözlemlenmiştir.
Deney numunesi K20KG00, 80.43 kN maksimum yük seviyesinde 35.72
mm yer değiştirme yapmıştır. Kirişin
taşıdığı yük miktarında azalma olurken, yer değiştirme artarak
maksimum 36.93 mm olmuştur. Deney numunesi
K20KG50, 93.56 kN maksimum yük seviyesinde 33.88 mm yer
değiştirme yapmıştır. Kirişin taşıdığı yük
miktarında azalma olurken, yer değiştirme artarak maksimum 39.15
mm olmuştur. Deney numunesi K20KG00’nin
maksimum yük kapasitesi referans deney kirişinden %54.8 ve deney
numunesi K20KG50’ün maksimum yük
taşıma kapasitesi referans deney kirişinden %80.0 daha fazladır.
Deney numunesi K20KGU referans deney
numunesinin iki katı daha fazla yük taşıyarak maksimum 108.19 kN
yük değerine ulaşmıştır. Deney numunesi
K20KGU’nun bu yük seviyesinde 43.15 mm yer değiştirme yaptığı
gözlenmiştir. Kirişin taşıdığı yük miktarında
azalma olurken yer değiştirme artarak maksimum 63.07 mm
olmuştur. Deney kirişi K20KG00, K20KG50 ve
K20KGU’da KLP tabaka yüzeyden sıyrılmış ve kopmuştur.
-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
(a) (b)
Şekil 4. (a)1. Grup deney numunelerinin yük-orta nokta yer
değiştirme grafiği (b) Kirişlerin göçme biçimleri
3.1. 2. grup deney numune deney sonuçları Deney esnasında 2.
grup referans deney kirişi (K40R), 45.87 kN maksimum yük
seviyesinde 79.32 mm yer
değiştirme yapmıştır. Kirişin taşıdığı yük yaklaşık olarak bu
değerde sabit kalırken yer değiştirme 117.13 mm
olmuştur. Numune yükün uygulandığı noktalarda meydana gelen
eğilme çatlaklarının genişlemesi ile eğilme
kırılması sergileyerek göçmüştür. Deney esnasında yük altındaki
kirişte eğilme çatlaklarının genişliği artarken,
basınç bölgesindeki betonda ezilme gözlemlenmiştir.
(a) (b) Şekil 5. (a) 2. grup deney numunelerinin yük-orta nokta
yer değiştirme grafiği (b) Kiriş göçme biçimleri
Deney numunesi K40KG00, 76.78 kN maksimum yük seviyesinde 34.63
mm yer değiştirme yapmıştır. Kirişin
taşıdığı yük miktarında azalma olurken, yer değiştirme artarak
maksimum 36.51 mm olmuştur. Deney numunesi
-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
K40KG70, 91.43 kN maksimum yük seviyesinde 33.82 mm yer
değiştirme yapmıştır. Kirişin taşıdığı yük
miktarında azalma olurken, yer değiştirme artarak maksimum 34.56
mm olmuştur. Deney numunesi K40KG00’ın
maksimum yük kapasitesi referans deney kirişinden % 67.4 ve
deney numunesi K40KG70’in maksimum yük
taşıma kapasitesi referans deney kirişinin yaklaşık iki katıdır.
Deney numunesi K40KGU referans deney
numunesinin iki katı daha fazla yük taşıyarak 98.95 kN yük
değerinde ulaşmıştır. Deney numunesi K40KGU’ün
bu yük seviyesinde 40.04 mm yer değiştirme yaptığı gözlenmiştir.
Kirişin taşıdığı yük miktarında azalma olurken
yer değiştirme miktarı artarak maksimum 41.82 mm olmuştur. Deney
kirişi K40KG00, K40KG70 ve K40KGU’da
KLP tabaka yüzeyden sıyrılmış ve kopmuştur.
4. SONUÇLAR
Yapılan deneysel çalışmada aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır.
Betonarme kirişlerin eğilme davranışını iyileştirmek için
kullanılan LP kumaşların kirişe dıştan yapıştırılması sonucunda;
kirişlerde ölçüm yapılan açıklık ortasında maksimum yer
değiştirmelerde referans kirişlere oranla
kayda değer bir azalma meydana gelmiştir. Bu oran K20KG00,
K20KG50 ve K20KGU kirişlerinde sırasıyla
%73.5, %71.9 ve %54.7, K40KG00, K40KG70 ve K40KGU kirişinde ise
sırasıyla %68.8, %70.5 ve %64.3’
dür.
Ancak kirişlerin yük taşıma kapasiteleri söz konusu olduğunda,
referans kirişlere oranla kayda değer bir artış meydana gelmiştir.
Bu oran K20KG00, K20KG50 ve K20KGU kirişlerinde sırasıyla %54.8,
%80.0 ve %108.2,
K40KG00, K40KG70 ve K40KGU kirişinde ise sırasıyla %67.4, %99.3
ve %115.7’dir. Bu sonuçlar sadece
LP’nin kiriş alt yüzeyine yapıştırılmasıyla yapılan güçlendirme
biçimine göre diğer iki güçlendirme biçiminin
taşıma gücü açısından son derece etkin olduğunu
göstermektedir.
Net beton örtüsü 20 mm ve 40 mm olan referans kirişlerin
taşıdığı maksimum yüklerin oranı (K20R, K20KG00, K20KG50 ve K20KGU
kirişlerinin K40R, K40KG00, K40KG70 ve K40KGU kirişlerine oranı)
sırasıyla
%11.7, %4.5, %2.3 ve % 8.5’dur. Yalın kirişler için gözlenen
%10’luk fark, 216 mm ve 196 mm olarak seçilen
etkili derinlik değerlerindeki farklılıktan kaynaklanmaktadır.
Aynı kirişlerin sadece alt ve çekme donatısı
üzerine kadar yapılan sargılama durumlarında ise bu farklılığın
önemli oranda ortadan kalktığı gözlenmiştir.
Alt yüzeye LP yapıştırılarak yapılan güçlendirme ve sargılama,
kirişin eğilme momenti taşıma gücünü
artıracaktır. Nitekim yaklaşık olarak düşey yükün 30 kN
civarında arttığı deneysel olarak belirlenmiştir. Ek
olarak donatı altında kalan zayıf beton örtüsünün sargılanması
durumunda ise yalın kirişe oranla artışın 40 ila
45 kN arasında olduğu saptanmıştır. Bunun en önemli nedeni, daha
önceki bir çalışmada irdelendiği üzere
(Köksal vd., 2017) alt yüzeye yapıştırılan LP’nin kapasitesinin
artması olduğu belirlenmiştir. Bu ise zayıf beton
örtüsü boyunca yapılan sargılamanın LP sargının betondan
sıyrılmasını önemli oranda geciktirmiş olmasıdır.
Bu noktadan yola çıkılarak, beton örtüsünü içine alan
sargılamanın depreme karşı güçlendirilecek olan kirişler
için etkin ve başarılı bir yöntem olacağı sonucuna ulaşılmıştır.
Bu şekilde maliyeti yüksek olan LP sargılama
da etkin kullanım ve ekonomik açıdan optimum bir çözüm seçilmiş
olacaktır. Süneklik ve yer değiştirmeler
açısından ise neredeyse hiçbir fark gözlenmemiştir.
Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik
kapsamında depreme dayanıklı betonarme bina tasarımında genellikle
süneklik düzeyi yüksek kirişlerin tasarlandığı göz önüne
alındığında kirişlerin çekme
bölgesinde kullanılan LP malzeme miktarına sınır getirilmesinin
uygun olacağı düşünülmektedir. Getirilecek
sınır konusunda deneysel verilerin çoğalması ve daha ileri
düzeyde analitik çalışma yapılması gerekmektedir.
-
4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı
11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR
Teşekkür : Bu çalışma, Yıldız Teknik Üniversitesi Bilimsel
Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimince
desteklenmiştir. Proje numarası: 2016-05-01-DOP06. Ayrıca
yazarlar, projede kullanılan KLP kumaş, epoksi ve
astar malzemelerin tedarik edilmiş olduğu OTS İnşaat Mühendislik
Mimarlık Danışmanlık Ar-Ge Yazılım San.
Tic. Ltd. Şti.’ne teşekkürü bir borç bilir.
KAYNAKLAR
ACI Committee 440.2R-08 (2008). Guide for the Design and
Construction of Externally Bonded FRP Systems for
Strengthening Concrete Structures. American Concrete Institute,
Detroit, Michigan.
Aram, M.R., Czaderski, C., Motavalli, M., (2008). Debonding
failure modes of flexural FRP-strengthened RC
beams. Composites:Part B, 826-841.
(DBYBHY 2007). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında
Yönetmelik, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı.
Dündar B. (2008). Kesme Yönünden Yetersiz Dikdörtgen Kesitli
Betonarme Kirişlerin CFRP ile Güçlendirilerek
Kesme Kapasitelerinin Arttırılması. Yüksek Lisans Tezi, Yapı
Eğitimi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
Ha, S.K., Khalid, H.R., Park, S.M., Lee, H.K., (2015).
Interfacial crack-induced debonding behavior of sprayed
FRP laminate bonded to RC beams. Composite Structures 128,
176-187.
Karakoç, C., Aktan, S., Doran, B., Köksal, H.O., (2013).
Nonlinear Behaviour of RC Beams Wrapped with FRP
Composites. Vienna Congress on Recent Advances in Earthquake
Engineering and Structural Dynamics, Austria.
Kim, N., Shin, Y.S., Choi, E., Kim, H.S., (2015). Relationships
between interfacial shear stresses and moment
capacities of RC beams strengthened with various types of FRP
sheets. Construction and Building Materials 93,
1170-1179.
Khalifa, A. ve Nanni, A., (2000). Improving shear capacity of
existing RC T-section beams using CFRP
composites. Cement And Concrete Composites 22, 165-174.
Köksal, H.O., Altınsoy, F., Aktan, S., Karahan, Ş., Çankaya, R.,
(2017). Efficient Use of Carbon Fiber Reinforced
Polimer for Reinforced Concrete Beams in Three-Point Bending.
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen
Bilimleri Enstitüsü Dergisi (basıma kabul edildi).
Mostofinejad D. ve Khozaei K., (2015). Effect of GM patterns on
ductility and debonding control of FRP sheets
in RC strengthened beams. Construction and Building Materials
93, 110-120.
Niu, H. ve Wu, Z., (2005). Numerical Analysis of Debonding
Mechanisms in FRP-Strengthened RC Beams.
Computer –Aided Civil and Infrastructure Engineering 20,
354-368
Sayed, A.M., Wang, X., Wu, Z., (2014) .Finite element modeling
of the shear capacity of FC beams strengthened
with FRP sheets by considering different failure modes.
Construction and Building Materials 59, 169-179.
Tanarslan, H.M. (2007). CFRP Şeritlerle Kesmeye Karşı
Güçlendirilmiş Betonarme Kirişlerin Tersinir-Tekrarlı
Yükler Altında Davranışı. Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü,
Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir.
Wang, W., Dai, J. ve Harries K.A., (2013). Intermediate
crack-induced debonding in RC beams externally
strengthened with prestressed FRP laminates. Journal of
Reinforced Plastics&Composites 32(23) 1842–185.