Cam fiber takviyeli polimer kompozit levhalar kullanılarak güçlendirilmiş betonarme kirişlerde kesme davranışının deneysel ve analitik olarak incelemesi

Abstract

Betonarme yapılar deprem, kasırga gibi doğal afetler ve patlama gibi ani yüklere maruz kaldığında büyük hasarlar alabilmektedir. Bu etkiler sonucunda hasar alan yapılar incelendiğinde yapı elemanlarındaki göçmenin çoğunlukla kesme hasarından kaynaklandığı görülmektedir. Kesme göçmesi ise çeşitli sebeplerden oluşmaktadır. Bunlar; kesme donatısında yetersizlik, paslanma nedeniyle takviye bölgesinde azalma, servis yüklerinde artış vb. olarak sıralanabilir. Yürütülen tez çalışması kapsamında Cam Fiber Takviyeli Polimer (GFRP) şeritleri ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerin kesme davranışı deneysel ve analitik olarak incelenmiştir. Bu amaçla, kesme göçmesini belirlemek üzere uzunlamasına donatı çubuklarıyla donatılmış 9 adet betonarme T- kiriş numune imal edilmiştir. Bütün deney numunelerinde geometri ve donatı özellikleri aynı seçilmiştir. Kiriş numunelerinden bir tanesi referans olarak üretilmiştir. 6 kiriş farklı sargılama şekillerinde tek kat GFRP ile sargılanmıştır. Şeritli GFRP uygulamasında güçlendirmelerin iki tanesinde cam fiber farklı açılardan (45o ve 90o) spike tipi ankrajlarla kirişe sabitlenmiştir. Tüm numuneler 10 kN'luk periyotlarla artan yükleme altında kırılana kadar ulaştığı yük ve deplasman değerleri kaydedilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar ACI 440.2R-17, TBEC-2019 ve FIB-2001 tarafından önerilen amprik bağıntılardan elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Yapılan deneyler cam fiber takviyeli polimer kompozitler ile güçlendirme yönteminin betonarme kirişlerde kesme deformasyonunu azaltmada rolü olduğunu göstermiştir. Ayrıca uygulanan güçlendirme yönteminin bazı sargılama modellerinde kırılma modunun değişmesine sebep olduğu görülmüştür. Güçlendirme uygulanan TB-1, TB-2 ve TB-3 numunelerinde kesme hasarı meydana gelirken, TB-4, TB-5, TB-6, TB-7 ve TB-8 numuneleri sünek davranış göstermiş ve eğilme nedeniyle kırılmıştır. Çalışma sonucunda deneysel ve analitik sonuçların karşılaştırılmasıyla ampirik bağıntıların deneysel sonuçlara göre oldukça tutucu değerler verdiği görülmüştür.

When reinforced concrete structures are exposed to natural disasters such as earthquakes, hurricanes and sudden loads such as explosions, they can suffer great damage. When the damaged structures as a result of these effects are examined, it is seen that the migration in the building elements is mostly caused by shear damage. Shear failure is caused by various reasons. From these reasons; insufficiency of shear reinforcement, decrease in reinforcement area due to corrosion, increase in service loads etc. can be listed as Within the scope of this thesis study, the shear behavior of reinforced concrete beams strengthened with Glass Fiber strengthened Polymer (GFRP) strips was investigated experimentally and analytically. For this purpose, 9 reinforced concrete T-beam specimens equipped with longitudinal reinforcing bars were fabricated to determine shear failure. Geometry and reinforcement properties were chosen the same in all test specimens. One of the beam samples was produced as a reference. The other 6 beams are wrapped with a single layer of GFRP in different wrapping styles. In the remaining two reinforcements in the partial GFRP application, the glass fiber was fixed to the beam with anchors at different angles (45o and 90o). The load and displacement values of all specimens were recorded until they broke under an increasing load in 10 kN periods. The experimental results obtained were compared with the empirical regulations provided by ACI 440.2R-17, TBEC-2019 and FIB-2001. Experiments have shown that the reinforcement method with glass fiber strengthened polymer composites has a role in reducing shear deformation in reinforced concrete beams. In addition, the applied strengthening method caused the breaking mode to change in some winding models. While shear damage occurred in strengthened TB-1, TB-2 and TB-3 samples, TB-4, TB-5, TB-6, TB-7 and TB-8 samples showed ductile behavior and broke due to bending. As a result of the study, by comparing the experimental and analytical results, it was seen that the empirical relations gave very conservative values compared to the experimental results.