Kiriş-kolon birleşim bölgelerinin ileri teknoloji malzemelerle güçlendirilmesi

Abstract

Ülkemizin mevcut betonarme binalarında görülen en önemli sorunlarından bazıları, düşük beton basınç dayanımına sahip olması, donatıların yüksek karbonlu üretilmesi, kritik bölgelerde yeterli enine donatıların bulunmaması ve aderans koşullarının sağlanmamasıdır. Bu olumsuzluklardan dolayı binanın dayanım ve süneklilik kapasiteleri azalmakta, deprem etkisinde hasarlar oluşmakta ve binalarda can kaybına neden olan kısmi veya toptan göçmeler görülmektedir. Tez çalışmasında, basınç dayanımı düşük ve basınç dayanımı normal betonarme çerçevelerin kiriş-kolon birleşimleri yerine, potansiyel plastik mafsalların meydana geleceği kiriş ve kolonların kiritik uç bölgeleri güçlendirilmiştir. Betonarme çerçeve sistemin kiriş ve kolon kritik uç bölgelerinin çimento esaslı harçla birlikte uygulanan karbon esaslı kompozitle sarılarak, yatay yük taşıma kapasitelerinin arttırılıp, daha sünek davranması, çerçevenin mukavemetinde önemli ölçüde azalma ve kararsız denge olmaksızın, deprem sırasında ortaya çıkan enerjinin büyük kısmını elastik sınırın ötesinde, elastik olmayan davranışla ve tersinir dönüşümlü büyük şekildeğiştirmelerle yutma yeteneği araştırılmıştır. Kiriş-kolon birleşimlerinin, günümüzde şiddetli depremler etkisinde doğrusal olmayan davranış için tasarlanan betonarme çerçevelerin kritik bölgeleri olduğu varsayılmaktadır. Birleşimin hemen üstündeki ve altındaki kolonlarda ve kirişlerde meydana gelen eğilme momentleri sonucu birleşimlerde, kiriş ve kolonlarda büyük yatay ve düşey kayma gerilmeleri meydana gelmektedir. Bu birleşim bölgeleri eğer doğru tasarlanmadıysa, büyük kesme hasarları kaçınılmaz olmaktadır. Bu çalışmada, yeni nesil karbon esaslı liflerin çimento esaslı harçla beraber, kiriş-kolon birleşim bölgelerinden olan kiriş ve kolonların kritik uç bölgelerinin sargı etkisinin katkısının deneysel çalışmalarla binanın kesit sünekliliğini, eleman sünekliliğini, sistem sünekliliğini, birbiri ile ilişkili ve etkileşimli olduğu araştırılmıştır. Bu güçlendirme tekniğinde, eleman bazlı uygulama ile, sistem bazlı sonuçlar elde edilmiştir. Bu tez çalışmasının verileri, deprem yönetmeliklerindeki "Kiriş-Kolon Birleşim Bölgelerinin Güçlendirilmesi" konularına katkıda bulunacağı öngörülmektedir. Beton dayanımı düşük ve enine donatı aralığı seyrek yalın (çıplak) çerçevelerde, kiriş ve kolon kritik uçlarının ankrajsız ve tam sargı ile sarılması, dayanımda, rijitlikte, enerji yutma kapasitesinde ve süneklilikte artışlar meydana getirmiştir. Kiriş ve kolon uçlarının güçlendirilmesiyle, birleşim panel bölgesinde etriye bulunmamasının olumsuzluğu belirli oranda ortadan kalkmaktadır. Bu güçlendirme tekniğinde sistemin yatay yük taşıma kapasitesi, rijitliği ve sünekliliği aynı anda artabilmiştir. Düşük beton basınç dayanımı (C15) olan numunelerin TRM ile güçlendirilmesi, davranış, süneklik ve enerji yutma artışı, beton basınç dayanımı normal numunelere göre (C26) daha etkindir. Düşük beton basınç dayanımlı C15 beton sınıfındaki numunelerde sargı kat sayısı arttıkça, numunenin dayanımı ve şekildeğiştirme kapasitesi(süneklilik) oldukça yükselmekte, sargı etkisi daha etkin çalışmaktadır. Gerilme-şekildeğiştirme grafiğinden (Şekil 2.52) de anlaşılacağı üzere, 3 kat ve 2 kat sargılı C15 li numunelerin referans numuneye göre, azalma kolunun eğiminin düştüğü ve basınç bölgesindeki betonun daha büyük basınç birim şekildeğiştirme düzeyine gitmesi sağlanmıştır. Gerilme-şekildeğiştirme grafiğinden (Şekil 2.53) de anlaşılacağı üzere, 3 kat, 2 kat ve 1 kat sargılı sargılı C26 lı numunelerin referans numuneye göre, azalma kolunun eğiminin aynı düzeyde gittiği görülmüştür. Bu sonuçları çerçeve deneyleri ile karşılaştırdığımızda, 3 kat sargıyla sarılan düşük beton basınç dayanımlı çerçeve, 3 kat sargılı normal beton basınç dayanımlı çerçeveye göre %15 daha fazla şekildeğiştirme kapasitesi(süneklilik) artışı göstermiştir. Sargı etkisinin düşük beton basınç dayanımlı çerçevelerde daha etkili çalıştığı sonucuna ulaşılmıştır.