Lifli polimerle güçlendirilen betonarme yapı elemanlarının kapasite hesabı için analitik yöntemler

Abstract

Mevcut yapıların değişen yönetmeliklere uyumluklarının sağlanması, çeşitli dış etkilerle kullanımları süresince doğabilecek ilave yüklere hazırlıklı hale getirmek için güçlendirilme sıkça başvurulan bir yöntem olmuştur. Bu etkiler altında yük taşıma kapasiteleri gittikçe azalan yapı elemanlarının ve yapı sisteminin onarım ve güçlendirilmesine ihtiyaç duyulabilmektedir. Karbon lifli polimerler,onarım ve güçlendirme amacı için yaygın olarak kullanılan malzemelerdir. Lifli polimer ile yapı elemanlarının (kolon,kiriş,döşeme) kesme ve eğilme kapasiteleri iyileştirilebilmektedir. Kesme ve eğilme kapasitesi iyileştirilen yapı elemanları daha sünek davranabilmekte dolaysıyla daha fazla enerjiyi sönümleme gücüne erişebilmektedir. Ayrıca CFRP nin kullanımı, mimari olarak yapıda alan kaybına sebep olmamakta, kullanımı daha risksiz ve kolay olmaktadır. Bu tez çalışmasında Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkındaki Yönetmelik (DBYBHY, 2007) bağıntıları kullanılarak; (i) kolonların eksenel basınç dayanımlarının arttırılması (7E.2), (ii) kolonların sünekliliğinin arttırılması (7E.3), ( iii) kolonların yetersiz bindirme boyu için sargılama (7E.4) gibi hesaplar yapıldı. Ayrıca bu çalışma kapsamında, TDY2007'de betonarme kirişlerin kesme ve eğilme davranışlarının iyileştirilmesi için herhangi bir önereninin bulunmamasından dolayı, TS500 esaslarına göre denge ve uygunluk denklemleri kullanılarak çift donatılı ve tablasız kirişler için eğilme ve kesme kapasitelerinin hesaplanması için analitik yöntemler geliştirildi. Elde edilen analiz sonuçları deneysel verilerle karşılaştırıldı. Lifli polimerler kullanılarak yapılacak iyileştirmelerin ACI-440 R2 ve FIB tarafından önerilen azaltma katsayılarından birini kullanılarak daha güvenli tarafta kalınacağı ve arzu edilen güvenli güçlendirme kapasitelerine çok rahat ulaşılacağı gösterildi. Kolonlar için de yapılacak FRPli güçlendirmelerde ise deneysel sonuçlara göre daha konservatif sonuçların elde edildiği dolaysıyla yönetmelik formüllerinin hiçbir azaltma katsayısı kullanılmadan kullanılabileceği gösterildi.

The strengthening is a frequently applied method in order to make the existing structures to be compatible with the varying code regulations and ready to stand against the additional loads due to external effects during their service life. Under these effects the repairing and strengthening might be needed for the structural members that lose their load bearing capacity by time. The carbon reinforced polymer composites are most commonly used materials for the purpose of repairing and strengthening. The flexural and shear capacities of the structural members (beams, columns, slabs) can be improved. with the carbon reinforced polymer composites. The increased load bearing capacities of the flexural and shear structural members lead structural systems to behave more ductile. This, in turn, provides structural systems to have a better energy absorption capacity. Furthermore, from architectural point of view, the use of FRPs will not cause loss of area in the structure, is easy to use and carries no risk. In this thesis work using the analytical relations provided by Turkish Seismic Design Code (DBYBHY, 2007) for the buildings constructed in the seismic zones, the following capacity calculations; i) increasing axial compression strengths of columns ii) increasing ductility of columns iii) wrapping of the insufficient lap length of concrete were made. The flexural and shear capacity of the double reinforced beams were calculated using equilibrium and compatibility equations based on TS500 regulations since there have been no suggestions made in TDY2007 for the improvement of flexural and shear capacities for the beams. The obtained results were then compared with those of available experiments. It is shown that the performed improvement by the use of FRPs provides to be on safer side and to reach easily to the intended reliable strengthen capacities in case of using one of the reduction coefficient proposed by ACI-440 R2 and FIB. Since the performed FRP strengthening of columns have more conservative results with respect to experimental ones there is no need to use any reduction coefficients in the formulations of the design code.