Standart altı betonarme kolonların yenilikçi malzemeler kullanılarak deprem performansının iyileştirilmesi

Abstract

Türkiye ve gelişmekte olan ülkelerin mevcut betonarme yapı stokunun birçoğu standart altı yapılardan oluşmaktadır. Standart altı olarak adlandırılan bu yapılarda gözlemlenen en yaygın eksiklikler düşük beton dayanımı, düz yüzeyli donatı kullanılması, yetersiz enine sargı donatısı ve yüksek eksenel yük oranı olarak öne çıkmaktadır. Bu yapılar deprem etkileri altında can kayıpları ve ekonomik kayıplara neden olabilir. Türkiye'deki mevcut betonarme yapı stokunun yaklaşık %80'ini 2000 yılı öncesinde inşa edilen yapıların oluşturduğu göz önüne alındığında, bu yapıların yıkılıp tekrar inşa edilmesi gerçekçi bir çözüm önerisi olmamaktadır. 2000 yılı öncesinde inşa edilen yapılardaki ortalama beton dayanımı yaklaşık 9-10 MPa'dır. Bu yapıların güçlendirilmesi ekonomik sebepler ve zaman açısından bir alternatif oluşturmaktadır. Farklı metotlar kullanılarak betonarme kolonlara yapılan sargılama işlemi, elemanın dayanım ve süneklik kapasitelerini geliştirmektedir. Son yıllarda popülerleşen lif takviyeli polimer ile yapılan güçlendirmenin hızlı ve kolay uygulanabilmesi, yapıya getireceği ağırlığın ihmal edilebilir düzeyde olması, yüksek çekme dayanımı ve yüksek rijitliğe sahip olması gibi avantajların yanında yüksek sıcaklık altında matrisi oluşturan polimer malzemenin dayanım ve rijitliğini kaybetmesi, uygulama sırasında çıkan zehirli gazlar nedeniyle insan sağlığına zarar vermesi ve ıslak zeminlerde uygulanamaması ise dezavantajlarıdır. Bu metoda alternatif olarak yapılan çalışmada yüksek en kesit en/boy oranına sahip betonarme kolonların deprem altındaki performanslarının yenilikçi bir yöntem olan püskürtme cam lif takviyeli harçlar ile güçlendirilmesi konusu araştırılmıştır. Cam lif takviyeli harç kırpılmış cam liflerin inorganik çimento bazlı matrise gömülmesi ile elde edilir. Cam lif takviyeli harç kolon yüzeyine direk püskürtülerek yapıldığından dolayı uygulama hızlı yapılmaktadır. Yapılan çalışma kapsamında 5 farklı en kesit en/boy oranına sahip (1, 2, 3, 4, 5) toplam 14 adet konsol kolon üretilmiştir. Üretilen numunelerin 7 adeti referans olarak kullanılırken kalan 7 adet güçlendirilerek sabit eksenel yük ve çevrimsel yatay yükler altında test edilmiştir. Numunelere donatı katkısı ihmal edilerek hesaplanan iki farklı eksenel yük oranı (0.35 f'cxAg ve 0.60 f'cxAg, f'c: beton basınç dayanımı, Ag: brüt enkesit alanı) uygulanmıştır. Numunelerde güçlendirme yapılırken en kesit en/boy oranı arttıkça azalan kesit etkinliği dikkate alınmış ve yanal sargı basıncını artırmak için uygulanan cam lif takviyeli harç kalınlığı kesit orta noktalarına doğru artan formda yapılmıştır. Yapılan deney sonuçlarına göre referans ve güçlendirilmiş numunelerin yatay yük ve süneklik kapasiteleri karşılaştırılmıştır. Elde edilen deney verilerine göre uygulanan güçlendirme metodu yatay yük taşıma kapasitesi ve sünekliği önemli oranda artırmıştır. Deneysel olarak elde edilen sonuçlar nümerik olarak da incelenmiş ve tutarlı sonuçlar elde edilmiştir. Yapılan araştırma sonucunda püskürtme cam lif takviyeli harç ile yapılan güçlendirmenin mevcut standart altı betonarme kolonların deprem performansını geliştirme konusunda alternatif bir metot olabileceği söylenebilir.