Kesme dayanımı yetersiz betonarme kirişlerin ankrajlı sarım yöntemi kullanılarak bazalt elyaf kumaşlar ile güçlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, kesme dayanım kapasitesi yetersiz betonarme kirişlerin Bazalt Elyaf Takviyeli Polimer (BFRP) kompozit kullanılarak ankrajlı yöntemler ile güçlendirmesi üzerine deneysel çalışma ve sonuçların mevcut hesap yöntemleri ile karşılaştırmalı analizleri yapılmıştır. 150×250×2000 mm boyutunda dikdörtgen kesitli betonarme kirişler laboratuvar ortamında üretilmiştir. Türkiye'de yapılan incelemelerde yapı elemanlarının üretiminde kullanılan beton kalitesinin oldukça düşük olmasından dolayı deney elemanlarında C16/20 kalitesinde beton ve S420 sınıfında nervürlü çelik donatı kullanılmıştır. Betonarme kirişler; eğilme taşıma yükü bakımından yeterli kapasitede ve kirişin bir tarafı kesme taşıma gücü yetersiz diğer tarafı kesme taşıma gücü yeterli olarak tasarlanmıştır. Geçmiş yıllarda yapılan güçlendirme çalışmalarında BFRP kompozitin sınırlı sayıda kullanılması, yerli olarak üretilebilmesi ve diğer elyaf çeşitlerine alternatif bir malzeme olmasından dolayı Betonarme kirişlerin güçlendirilmesinde BFRP kompozit kullanılmıştır. BFRP kompozit şeritler kirişlerin kesme taşıma gücü yetersiz olan tarafına 90° açıyla U sarım ankrajlı, 90° açıyla U sarım başlıklı ankrajlı, 90° açıyla tam sarım şerit ve 90° açıyla sürekli tam sarım güçlendirme uygulaması yapılmıştır. Kontrol kiriş numuneleri ve güçlendirilen kiriş numuneleri dört noktalı eğilme deney düzeneğinde sabit hızlı yükleme ile test edilmiştir. Kiriş numunelerin ortalama kesme dayanımları, deplasman kapasiteleri ve kiriş yüzeyinde oluşan kesme çatlak açıklığı değerleri incelenmiştir. Ayrıca deney sonuçları TBDY 2018, British Guidline ve Fib-TG 9.3 yönetmeliklerindeki mevcut FRP ile kesme dayanımın hesap yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. . Elde edilen sonuçlara göre, kirişin kesme dayanımının güçsüz olduğu kısıma dıştan yapıştırılan BFRP kompozitlerin, kesme güçlendirmesinde etkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, güçlendirme şekilleri arasında, tam sarım yöntemler en verimli ve yüksek sonuçları sağlamıştır. Tam sarım metodu kullanılarak güçlendirilen kiriş numuneleri, kontrol kirişlerine kıyasla kesme kapasitesinde %67 ila %80 oranlarında artış göstermiştir. BFRP kompozitin, betonarme kirişlerin kesme kapasitesine katkısı Fib-TG 9.3 yöntemi ile daha yakın sonuçlar elde edilmiştir.

In this thesis, the experimental study was performed on the concrete beams that have insufficient shear strength capacity. We used the anchored methods with Basalt Fiber Reinforced Polymer composites(BFRP) and compared experimental results with existing calculation methods. The reinforced concrete beams that have 150×250×2000 mm rectangular sections are manufactured in laboratory environment. Due to using low quality concrete in production of building elements in Turkey, we used C16/20 grade concrete and s420 grade ribbed steel reinforcement in the experimental elements. The reinforced concrete beams are designed to have sufficient capacity in terms of bending load; however, one side of the beams has insufficient shear bearing power and the other side has sufficient shear bearing power. We used BFRP composite because it has been used for strengthening process for few times. In addition, it has potential to produce locally and it is an alternative for the other fiber types. Because of these reasons we chose BFRP composite. BFRP composite strips were implemented to the side that has insufficient shear strength by U winding anchored style with 90° angle, U wrapping head anchored style with 90° angle, full wrapping Strip style with 90° angle and continuous full wrapping strengthening style with 90° angle respectively. The control beam samples and the reinforced beam samples were tested on four-point bending experimental setup with constant speed loading. The average shear strength, displacement capacities and shear fracture clearance values of the beam samples were examined. Also, the results of the experiment were compared with the current FRP and shear strength calculation methods that are in the TBDY 2018, British Guideline and Fib-TG 9.3 regulations. According to the results, it is concluded BFRP composites, which are bonded externally to the part where the shear strength of the beam is weak, are effective for shear strengthening. Furthermore, among the forms of strengthening, full wrapping methods provided the most efficient and high results. The beam samples strengthened by using the full wrapping method showed 67% to 80% increase in shear capacity when they are compared with the control beams. The contribution of BFRP composite to the shear capacity of reinforced concrete beams gave more similar results with Fib-TG 9.3 method.