Düşük Elastisite Modüllü Cam Lifli Polimerle Sargılanmış Düşük Dayanımlı Betonun Eksenel Yükler Altında Davranışı Ve Sonlu Eleman Metodu İle Analizi

Abstract

Gelişmekte olan ülkelerde mevcut betonarme yapılar bazı tipik yapısal kusurlar taşımaktadırlar. Ülkemizde de özellikle nüfus yoğunluğunun ciddi bir kısmını barındıran büyük kentlerde bahsedilen bu yapısal kusurlara sıkça rastlanmaktadır. Aynı zamanda bu bölgeler ciddi sismik aktiviteye sahiptirler ve çok sayıda betonarme yapı bir deprem tehditi ile karşı karşıyadır. Düşük beton dayanımı, yeterince sargılanmamış taşıyıcı elemanlar (yetersiz sargılama donatısı), yetersiz birleşim detayları ve bindirme boyları, beton ile düz donatı arasındaki aderansın yetersizliği yukarıda bahsedilen yapısal kusurlardan sayılabilir. Bu türden yapıların oluşturduğu ciddi stok göz önüne alındığı zaman, ekonomik ve olabildiğince pratik yapısal güçlendirme yöntemlerine acil ihtiyaç duyulduğu söylenebilir. Bu çalışmada betonarme kolonları (narinlik göz önünde tutulmamıştır) yerinde, dıştan sargılayarak hem beton dayanımını hem de sünekliğini arttıracak yapısal bir güçlendirme yöntemi olan ve “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY), 2007” yedinci bölümü altında verilen “lifli polimerler ile kolonların sargılanması” yöntemi incelenmiş, bu sargılama işlemi düşük elastisite modülüne sahip, görece diğer cam elyaf esaslı lifli polimerlerden (LP) biraz daha ekonomik bir tür cam elyaf esaslı güçlendirme malzemesi ile yapılmıştır. Eksenel basınç altında eksenel taşıma gücü ve sünekliğinin nasıl arttığını araştırmak amacıyla olabildiğince basit ama ciddi fikirler veren standart silindir deneyleri yapılmıştır. Sargılanmış beton silindir numunelere ait gerilme şekildeğiştirme ilişkisi farklı sargılama kat sayıları için elde edilmiştir. Bunun için 6 adet düşük dayanımlı standart beton silindirde sırasıyla 2,4 ve 6 kat sargı sayılarına karşılık her gruptan 2’şer adet eksenel basınç deneyi yapılmıştır. Deney sonuçları göstermiştir ki bu düşük elastisite modüllü ve görece daha ekonomik LP ile sargılanan betonun hem dayanımını hem de sünekliliğini arttırmak mümkündür. Ayrıca bahsedilen silindirler ANSYS sonlu elemanlar paket programı kullanılarak modellenmişlerdir. Bunun için betonun çok eksenli gerilme durumu altındaki davranışının iyi anlaşılmış olması gerekmektedir. Dördüncü bölümde beton davranış modelleri gözden geçirilmiş ve sargılı betonun Drucker-Prager plastisite modeli ile modellenmesine karar verilmiştir. Deneysel ve nümerik sonuçlar kıyaslanmış, hem gerilme ve hem de şekildeğiştirme anlamında yeterli bir uyuşum görülmüştür. Böylece sonlu eleman modelinin LP sargılanmış betonun deney sonuçlarını önceden tahmin etmek için kullanılabileceği ifade edilmiştir.

Existing reinforced concrete structures in developing countries have general several deficiences such as low compressive strength, insufficient ductile sections, plain reinforcement and poor detailing in terms of transverse reinforcement, column-beam joints. A majority of the existing structures in our country, especially whose of cities have large population, has also the deficiencies. Since our country is situated in high seismic areas, these existing structures are vulnerable to earthquake effects and need retrofitting. In order to reduce earthquake effects, the structures may be retrofitted by various techniques. The high number of these structures requires economic and practical retrofitting techniques. Confining of reinforced concrete members with fiber reinforced polymer (FRP) materials is one of the retrofitting techniques. In this study, taking into account the proposals and requirements of the 7th part of Turkish Seismic Design Code (TSDC) (2007) related to the retrofitting techniques, the efficiency of a fiber reinforced polymer composite with a low modulus of elasticity are detected. The mechanical characteristics of the fiber polymer composite used in this study are similar to those of glass fiber reinforced polymer, but the fiber polymer is more economical than the glass. In order to understand the efficiency of the fiber polymer composite, compression tests were carried out on the standard cyclinder specimens of concrete with low strength. These specimens were retrofitted by confining with two, four and six layers of the fiber polymer composite sheets. Additionally, the cylinder specimens were modelled using ANSYS finite element programme so as to compare the results of test and numerical analysis.