FRP ve bal peteği paneller ile güçlendirilmiş kirişlerin mekanik davranışlarının incelenmesi

Abstract

Betonarme binaların servis ömürleri süresince deprem yüklerine maruz kalmaları ve çevre ile olan fiziksel ve kimyasal etkileşimleri sonucu bünyesinde çeşitli hasarlar meydana gelmektedir. Oluşan hasarların onarım ve güçlendirilmesi ile binaya yeniden istenilen dayanım ve dayanıklılığın kazandırılması amaçlanmaktadır. Binanın esas taşıyıcı elemanlarına uygulanan çeşitli güçlendirme teknikleri vardır. Güçlendirme tekniklerinin uygulandığı ana elemanlardan biri de betonarme kirişlerdir. Kirişlerde dış yükler aracılığıyla oluşan hasarları en aza indirmek için çeşitli kompozit malzemelere başvurulmuştur. Hızlı ve kolay uygulanmaları, öz ağırlıklarının yapıya ilave bir yük getirmeyecek kadar düşük olması, yüksek rijitlik/ağırlık ve dayanım/ağırlık oranlarına sahip olmaları bu malzemelerin tercih edilme sebepleri arasında yer almaktadır. Özellikle son yıllarda kompozit malzeme türlerinin kirişlerin güçlendirilmesi üzerine etkileri araştırılmaktadır. Bu çalışmada, üç farklı kalınlığa (6, 10 ve 15 mm) sahip alüminyum petek sandviç paneller (AHSP) ve farklı kesit konfigürasyonuna sahip karbon fiber takviyeli kompozitler (CFRP) U-Ceketler şeklinde kullanılarak betonarme kirişler güçlendirilmiş ve eğilme davranışı incelenmiştir. İlk olarak 10 adet 150mm*100mm en kesit boyutu olan 2000 mm uzunluğunda betonarme kirişler üretilmiştir. Güçlendirilmemiş bir referans betonarme kirişin eğilme yükü altında davranışı ortaya çıkarılıp kalan diğer dokuz betonarme kiriş CFRP kompozit ve bal peteği paneller ile güçlendirilerek yük altındaki yapısal davranışları incelenmiştir. Eğilme testleri ile eğilme dayanımları hesaplanmış, yük-deplasman değişimleri incelenmiş ve hasar analizleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonuucunda farklı kalınlıkta uygulanan AHSP ve CFRP'lerin, referans kirişe göre daha yüksek eğilme dayanımı sağladığı ve daha sünek bir davranış sergilediği görülmüştür.

Various damages occur within the structure of reinforced concrete buildings as a result of exposure to horizontal earthquake loads during their service life and physical and chemical interactions with the environment. It is aimed to restore the desired strength and durability to the building by repairing and strengthening the damages. There are various reinforcements applied to the main bearing elements of the building. One of the main elements to which reinforcement techniques are applied is reinforced concrete beams. Various composite materials have been used to minimize the damage caused by external loads in the beams. These materials are preferred because they are fast and easy to apply, their self-weights are so low that they do not impose an additional load on the structure, and they have high rigidity/weight and strength/weight ratios. Especially in recent years, the effects of composite material types on reinforcement of beams have been investigated. In this study, reinforced concrete beams were strengthened and bending behavior was investigated by using aluminum honeycomb sandwich panels (AHSP) with three different thicknesses (6, 10 and 15 mm) and carbon fiber reinforced composites (CFRP) with different cross-section configurations as U-Jackets. Initially, 10 reinforced concrete beams with a cross-section size of 150 mm*100 mm and a length of 2000 mm were produced. The behavior of an unreinforced reference reinforced concrete beam under bending load was revealed, and the remaining nine reinforced concrete beams were strengthened with CFRP composite and honeycomb panels to examine their structural behavior under load. Bending strengths were calculated by bending tests, load-displacement changes were examined and damage analyzes were made. As a result of the experiments, it has been seen that AHSP and CFRPs applied in different thicknesses cause higher bending strength and exhibit a more ductile behavior compared to the reference beam.