Karbon Fiber İplikler Kullanarak Kesme Kapasitesi Yetersiz Betonarme Kirişlerin Yenilikçi Yöntemle Güçlendirilmesinin Araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasıyla kesme kapasitesi yetersiz betonarme kirişlerin karbon fiber demet/iplik ile farklı konfigürasyonlarda güçlendirilmesinin kiriş davranışına etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Çalışma kapsamında toplam on iki adet betonarme kiriş düşey yük altında test edilmiştir. Bunlardan iki tanesi referans niteliğinde olup, gerisi farklı ip türleri, ip aralıkları ve epoksi kullanımı gibi değişken parametrelerin dikkate alınmasıyla güçlendirilmiştir. Yapılan testler sonucunda referans numuneler eğik çekme kırılmaları sonucu göçmüştür. Özel üretimli karbon fiber ip ve epoksi kullanılarak güçlendirilen kirişlerde %92'ye varan yük taşıma kapasitesi artışı gözlemlenmiştir. Ayrıca, kesme çatlaklarının sınırlandığı ve daha sünek davranışın sergilendiği tespit edilmiştir. İp aralığının etkisi incelendiğinde, d/4 aralığa sahip güçlendirmeler d/3 ve d/2'ye göre daha yüksek yük taşıma kapasitesine ve sünekliğe sahiptir. Ayrıca özel üretimli ip ile güçlendirilen numunelerin, karbon fiber demetiyle/ipiyle güçlendirilen numunelere göre daha rijit bir davranış ortaya koyduğu belirlenmiştir. Özel üretimli ip ile yapılan güçlendirmelerde deney sırasında herhangi bir kopma gözlenmemiştir. Bu durum deneylerde tercih edilen 6mm çaplı özel üretim ipin yeterli olduğunu ortaya koymuştur. Karbon fiber demet/ip kullanılan numunelerde ise kopmayı önlemek adına ip çapının uygun şekilde artırılması gerektiği anlaşılmıştır. Numunelerin tüm enerji tüketim kapasiteleri açısından epoksi kullanımının oldukça etkili olduğu belirlenmiştir. Özellikle epoksili numunelerde plastik enerji tüketim kapasitesinin 128 kata kadar artış göstermesi önemlidir. Sonuç olarak, yenilikçi bir teknikle yapılan bu güçlendirme uygulamasının, kesme kapasitesi zayıf betonarme kirişlerin taşıma gücü ve sünekliğinin artırılması için etkili, uygulanabilir olduğunu ortaya koyarken gelecek araştırmalar için değerli katkılar sağlayacağını göstermektedir.In this thesis, the effect of strengthening of reinforced concrete beams with insufficient shear capacity with carbon fiber bundles/strands in different configurations on the beam behavior was experimentally investigated. Within the scope of the study, a total of twelve reinforced concrete beams were tested under vertical load. Two of them were used as reference specimens and the remaining ten beams were strengthened with variable parameters such as different types of strands, strand spacings and the use of epoxy. The reference specimens failed due to diagonal tension failure. Beams strengthened with specially produced carbon fiber strands and epoxy showed an increase of up to 92% in load carrying capacity. It was also observed that shear cracks were confined and more ductile behavior was exhibited. When the effect of strand spacing is analyzed, beams strengthened with d/4 spacing have higher load carrying capacity and ductility compared to d/3 and d/2. In addition, it was determined that the specimens strengthened with specially produced strands exhibited a more rigid behavior than the specimens strengthened with carbon fiber bundles or strands. During the test, no rupture was observed in the specimens strengthened with specially produced strands. These findings indicate that the 6 mm diameter specially produced strand preferred in the experiments was sufficient. In the specimens strengthened with carbon fiber bundles or strands, it was concluded that the strand diameter should be appropriately increased to prevent rupture. The use of epoxy was found to be highly effective in improving the energy dissipation capacity of the specimens. A notable finding is the up to 128-fold increase in plastic energy dissipation capacity observed in the epoxy-strengthened specimens. As a result, the findings demonstrate that this strengthening application with an innovative technique is effective and feasible for increasing the load-carrying capacity and ductility of reinforced concrete beams with insufficient shear capacity, while providing valuable insights for future research.