Lifli Çimento Esaslı Kompozitlerle Güçlendirilmiş Dolgu Duvarlı Betonarme Çerçevelerin Deneysel İncelenmesi

Abstract

Betonarme yapıların strüktürel analizi sırasında, çerçeve sistemler içindeki bölme duvarlarının taşıyıcı sisteme olan etkileri genellikle ihmal edilmektedir. Son zamanlarda yapılan teorik ve deneysel araştırmalar, çerçeveler içinde kalan bölme duvarların güçlendirilmesiyle betonarme çerçevelerin yatay yük taşıma kapasitelerinin ve davranışının önemli ölçüde geliştiğini göstermektedir. Yeni bir güçlendirme tekniği olarak karbon lifli çimento esaslı kompozitlerle (CFRC) yapılan uygulamalar, karbon lifli polimerlerin taşıyıcı sistem elemanlarının yüzeylerine çimento harcı ile yapıştırılmasından oluşmaktadır. Bu çalışma kapsamında gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, 8 adet 1/3 ölçekli, tek açıklı, tek katlı, dolgu duvarlı betonarme çerçeve inşa edilmiş ve bu çerçeveler çeşitli şekillerde CFRC ile güçlendirilerek tersinir tekrarlı yatay yükler altında test edilmiştir. Üretilen çerçevelerden iki tanesi yalın çerçeve ve dolgu duvarlı çerçeve olarak bırakılmış ve bu numunelerin kontrol grubu olması sağlanmıştır. Betonarme çerçeveler, pratikte olduğu gibi düşük dayanımlı betona sahip zayıf kolon, kuvvetli kiriş şeklinde üretilmiştir. Deney çerçeveleri yatay yük taşıma kapasiteleri, enerji tüketme kapasiteleri, rijitlikleri ve efektif güçlendirme yöntemleri açısından birbirleriyle karşılaştırılmıştır. CFRC kompozitlerle güçlendirilen tüm betonarme çerçeve numunelerinde, maksimum yatay yük taşıma kapasitesi açısından, yalın çerçeve ve dolgu duvarlı çerçeveye göre artışlar elde edilmiştir. Betonarme çerçevelerin enerji tüketme kapasiteleri karşılaştırıldığında, CFRC ile güçlendirilen çerçevelerin oldukça başarılı olduğu ve bu çerçevelerde daha az hasar oluştuğu gözlemlenmiştir. Bunun sonucunda ilerleyen çevrimlerde çerçevenin yatay yük taşıma kapasitesi devam etmiş ve süneklik artmıştır.

In the structural analysis of reinforced concrete (RC) frame buildings, the frame–infill wall interaction is usually ignored. Recently, both theoretical and experimental research studies pointed out that infill walls in frames actually improve the load-carrying capacity and behavior of RC buildings. FRCM composites as a novel strengthening material consists of a carbon mesh, which acts as continuous reinforcement, and a stabilized inorganic matrix. In this study, under reversed cyclic lateral loads similar to earthquake loads, behavior of ‘one storey-one bay’ RC frames with infill walls that are strengthened by applying carbon fiber reinforced cementitious matrix (CFRC) was investigated. Eight RC frame specimens of 1/3 scale with low strength concrete were constructed as weak column/strong beam. In order to determine the contribution of CFRC applied on infill walls to the system performance, test results were evaluated considering parameters such as reversed cyclic lateral load carrying capacity, absorbed energy of specimens, stiffness variations of the specimens, and number of CFRC layer applications. Experimental results showed that the RC frame with infill wall could carry more reversed cyclic loads than bare RC frame. It was also demonstrated that CFRC were more effective on the reversed cyclic lateral load capacity and on initial stiffness of RC frame, depending on the number of CFRC layer applications. One of the many advantages of CFRC retrofitting was observed to be reduced structural damages on the RC frame elements (columns and beam) by limiting top displacements.