Mevcut betonarme yapıları lifli polimerler ile güçlendirme konusu üzerinde bir araştırma ve ansys programını kullanarak, karbon lifli polimer ile güçlendirilmiş olan bir kolonun davranışının analizi

Abstract

Yapıların tasarım ve uygulama aşamalarında gerçekleşen kusurlar ve ihmalkȃrlıklardan dolayı, deprem esnasında meydana gelen hasarlar, can ve mal kayıplarına neden olabilir. Böyle faciaları önlemek için binaların mevcut durumunu değerlendirmek ve kusurlu olan yapıları veya yetersizliği olan yapı elemanlarını uygun yöntemler ile güçlendirmek gerekmektedir. Günümüzde güçlendirme konusu ile ilgili birçok klasik yöntem bulunmaktadır. Bununla birlikte birçok araştırmacı, yeni ve daha etkili güçlendirme yöntemleri üzerinde incelemeler yapmaktadır. Nispeten yeni ve etkili olan yöntemler içinde, lifli polimer malzemeleri ile güçlendirme tekniklerinden söz edilebilir. Bu malzemelerin gelişmiş özellikleri sayesinde geleneksel malzemelere kıyasla daha etkili bir güçlendirme imkanı sağlanabilmektedir. Bu tez çalışmasında mevcut betonarme yapıları lifli polimer malzemeleri ile güçlendirme konusu araştırılmıştır. Bu bağlamda lif takviyeli polimer malzemelerinin fiziksel/mekanik özellikleri, avantajları, dezavantajları ve uygulama teknikleri ile ilgili bilgiler mevcut literatür kaynaklarından alınmış ve özet olarak sunulmuştur. Bu araştırmada, tasarım amacı için kullanılan yaygın yönetmelikler kısaca tanıtılmıştır. Ayrıca ACI 440.2R-08 ve DBYBHY-2007 yönetmeliklerinde önerilen tasarım kurallarından özet olarak bahsedilmiştir. Mevcut literatürde lifli polimer ile güçlendirilmiş betonarme kirişler ve küçük ölçekli betonarme kolonların nümerik modelleri üzerinde çok sayıda kaynak bulunmaktadır; ancak son yıllarda güçlendirilmiş tam ölçekli kolonların nümerik modelleme ve analizi bulunmamaktadır. Bu yüzden bu tez çalışmasında lifli polimer levhaları ile sargılanmış bir betonarme kolon örneğinin düşey ve yanal yükler altındaki davranışını incelemek için sayısal bir model oluşturulmuştur. Bu amaç için sonlu elemanlar yöntemi kapsamında, ANSYS 14.0 programı kullanılarak modelleme yapılmış ve model üzerinde nonlineer statik itme analizi (pushover) uygulanmıştır. Sonuçlara göre, lifli polimerler ile güçlendirilmiş olan betonarme kolonların dayanım ve süneklik değerlerinde önemli derecede artışlar ve gelişmeler meydana gelmiştir.

Due to deficiencies and defects or negligence in design and construction procedure of buildings, damages occur during earthquakes that can cause life and property losses. To prevent such disasters it is necessary to evaluate the current status of existing buildings and to strengthen the defective structures or structure elements with appropriate methods. Nowadays, several conventional strengthening or retrofitting methods are available. However, many researchers are doing studies on new and more effective methods of strengthening. Among relatively new and effective methods, the strengthening techniques with fiber reinforced polymer materials could be mentioned. Because of the advanced features of these materials, the more efficient strengthening possibilities are provided in comparison with traditional materials. Strengthening of existing reinforced concrete structures with externally bonded fiber reinforced polymer materials is investigated in this thesis. In this regard, the summarized information about physical/mechanical properties, advantages, disadvantages and application techniques of fiber reinforced polymeric materials taken from available literature sources, is presented. Common regulations used for design purposes are briefly introduced in this study. A summary of design guidelines proposed by ACI 440.2R-08 and DBYBHY-2007 has also been mentioned. There are numerous resources about numerical modelling of fiber reinforced polymer strengthened reinforced concrete beams or small size reinforced concrete columns, but numerical modeling and analysis for full-scale columns was not found in recent literature sources. For this reason, to investigate the behavior of a full-scale reinforced concrete column wrapped with fiber reinforced polymer plates, under vertical and lateral loads, a numerical model is created in this thesis. In this regard, the model is created based on the finite element method, using ANSYS 14.0 software and nonlineer static analysis (pushover) is applied on the model. According to the results, this strengthening technique can significantly increase the strength and improve the ductility of existing reinforced concrete columns.