Karbon lif takviyeli polimer malzeme ile güçlendirilmiş betonarme kolonların eksenel yükler altında davranışı

Abstract

KARBON LİF TAKVİYELİ POLIMER MALZEME İLE GÜÇLENDİRİLMİŞ BETONARME KOLONLARIN EKSENEL YÜKLER ALTINDA DAVRANIŞI ÖZET Türkiye'de mevcut yapıların önemli bir bölümünün depreme karşı dayanıklı olarak inşa edilmemiş olduğu bilinmektedir. Zaman ve çevresel koşullara bağlı olarak veya yaşanan depremler sonucunda oluşan hasarlar mevcut yapıların deprem dayanımını daha da azaltabilmektedir. Olası depremler karşısında can ve mal kaybım en aza indirgeyebilmek için riskli yapıların güçlendirilmesinin gerektiği açıktır. Mevcut yapıların güçlendirilmesinde farklı teknikler kullanılabilmektedir. Her yapı için uygun olan güçlendirme tekniği aynı olmayıp, taşıyıcı sistem özellikleri, yapının mevcut durumu, malzeme özellikleri, binanın kullanım amacı, mimari ve komşu binalarla ilgili kısıtlamaları, imar durumu gibi ön koşullar dikkate alınarak en uygun güçlendirme yöntemi seçilmelidir. Son yıllarda, uygulama zorlukları, dikkat gerektirmesine rağmen özensiz tasarım ve imalat, özellikle üretim tesislerinde çalışmanın durmasına yol açan uygulama problemleri, imalatın kirli oluşu, mimari açıdan uygun olmayan değişiklikler gerektirmesi, tesisatın yeniden yapımım gerektirmesi, imar durumu ve komşu binalar ile ilgili problemlerden dolayı oluşan kısıtlamalar gibi nedenlerle alışılagelen güçlendirme yöntemlerinin yerine yeni yöntemler araştırılmaya başlanmıştır. Karbon, cam ve aramid gibi FRP (lif takviyeli polimer) kompozitlerin kullanıldığı yöntemler de bunlar arasındadır. FRP kompozitler ile enine doğrultuda yapılan güçlendirme, sargılama etkisini artırmakta dolayısıyla elemanın basınç dayanımını ve şekildeğiştirme kapasitesini geliştirmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, karbon lif takviyeli polimer tabakalar ile enine doğrultuda sarılarak güçlendirilen normal dayanımlı, kare, dikdörtgen, daire enkesitli betonarme ve bir adet beton elemanın, eksenel yükler altodaki davranışı üzerine yapılan deneysel çalışma sonuçlan bulunmaktadır. Bu deneysel çalışmada polimer lif tabakası kalınlığı, kesit şekli, enine donatı oram ve polimer lif sargının etkinliğini artırıcı detayların davranışa olan etkileri araştırılmıştır Yapılan deneyler sonucunda incelenen güçlendirme yönteminin numunelerin dayanım ve şekildeğiştirme kapasitelerini önemli oranda artırdığı görülmüştür. Bu deneysel çalışma sonucunda elde edilen f cc ve ece değerleri teorik model kullanılarak hesap edilen f <* ve e», değerleriyle karşılaştırılmıştır Karşılaştırmalar xıvsonucunda kullanılan teorik modelin kabul edilir düzeyde sonuçlar verdiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Karbon Lif Takviyeli Polimer Tabakalar, Sargılı Beton, Sfineklik, Gerilme- Şekildeğiştirme İlişkileri, Analitik Model. XV

AXIAL BEHAVIOUR OF REINFORCED CONCRETE COLUMNS STRENGTHENED WITH CARBON FIBER REINFORCED POLYMERS SUMMARY It is known that most of the structures in Turkey have not been properly constructed against earthquakes. Related with time and enviromental effects or damages caused by the effects of past eathquakes may reduce resistince of existing structures against earthquakes. In a case of a probable earthquake to reduce effects it is obvious to retrofit existing risky structures. Different techniques can be used for retrofitting of existing strucutres. A proper retrofitting technique may not valid for every structure so a proper technique could be determined according to preconditions like properties of frame structure, existing condition of structure, objective of strucutre, development plan, restrictions about architecture and neighbouring structures. Difficulties in application, carelessly done design and manufacturing, especially application problems prevent production in facilities, dirty application, not proper requirements against architecture, requirement of new installations, restrictions caused by development plan and problems with neighbouring buildings caused investigation of new retrofitting techniques against ordinary techniques. This technique is one of them that carbon, glass and aramid like FRP composites were used. Retrofitting with FRP composites in transverse direction improves confinement effect so improves axial load capacity and ductility of the member. This thesis gives the results of the experiments carried on circular, square and rectangular normal strength concrete members strengthened by carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite sheets in transverse direction externally and tested under axial loads. The aim was to investigate the effects of the concrete quality, cross sectional shape, thickness of the CFRP jacket, corner radius, cyclic loading and initial damage on the axial stress-axial strain behaviour of CFRP jacketed concrete member. Test results showed that significant improvement on the strength, deformability and energy absorption characteristics can be obtained by strengthening concrete members using CFRP composites externally in transverse direction. Key Words: Carbon Fiber Reinforced Polymer Sheets, Confined Concrete, Ductility, Stres-Strain, Analytic Model. xvi