CFRP ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerin sonlu elemanlar parametrik analizleri
Depremselliğin önemli olduğu Türkiye’de yapı elemanları, yatay yükler altında gerekli ve yeterli performansı gösterebilmeleri açısından, yük taşıma kapasitesinde ve sistem sünekliğinde önemli artışa neden olan lifli polimer (LP) malzeme ile güçlendirilmektedir. Bu çalışmada, doğrusal olmayan sonlu eleman yöntemi kullanılarak LP ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerin, doğrusal olmayan analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada geçmişte yapılan deneysel çalışmalar dikkate alınarak ANSYS programında sonlu eleman modelleri oluşturulmuştur. Literatürdeki deneysel çalışmalarda kullanılan CFRP malzemenin sistem olarak mekanik özellikleri ASTM D7522 standartlarına uygun olarak laboratuvar şartlarında test edilmiştir. Deney sonuçlarından elde edilen CFRP sisteme ait malzeme özellikleri sonlu elemanlar modellerinde dikkate alınmış ve betonarme kirişler statik yükler altında analiz edilmiştir. Sonlu eleman modelleri CFRP genişliği, uygulanan karbon lif kat adedi ve kiriş yan yüzeylerindeki sargı yüksekliğine bağlı olarak farklılaştırılarak CFRP sistemin kiriş performansı üzerine etkileri araştırılmıştır. Uygulanan CFRP sistemin kiriş tabanındaki genişliğinin ve CFRP sistemdeki karbon fiber katman sayılarının arttırılması ile betonarme kirişlerin yük taşıma kapasitesinin arttığı görülmektedir. Kiriş yan yüzeylerinin de CFRP ile sarılması durumunda, kirişin sadece alt yüzeyinin güçlendirildiği referans kirişe göre yük taşıma kapasitesinde önemli bir artış gözlemlenmiştir.
___
- ACI 440, (2008). Guide for the design and
construction of externally bonded frp systems for
strengthening concrete structures, American
Concrete Institute Committee 440, Miami.
- Alsayed, S.H., (1998). Flexural behaviour of concrete
beams reinforced with gfrp bars, Cement and
Concrete Composites, 20, 1-11.
- ASTM D7522 /D7522M, (2015). Standard test
method for pull-off strength for frp laminate
systems bonded to concrete substrate, ASTM
Standardı, West Conchohocken.
- Bousias, S.N., Triantafilluo, T.C., Fardis, M.N.,
Spathis, L., O’Regan, B.A., (2004). Fiberreinforced
polymer retrofitting of rectangular
reinforced concrete columns with or without
corrosion, ACI Structural Journal, 101(4), 512-
520.
- Büyüköztürk, O., Güneş O., Karaca E., (2003).
Progress on understanding debonding problems in
reinforced concrete and steel members
strengthened using FRP composites, Department
of Civil and Environmental Engineering,
Massachusetts Institue of Technology,
Construction and Building Materials Dergisi, 18,
9-19, Cambrige.
- Çetinkaya, N., Kaplan, H., Şenel, Ş.M., (2004).
Betonarme kirişlerin lifli polimer (frp)
malzemeler kullanılarak onarım ve
güçlendirilmesi, Pamukkale Üniversitesi
Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10, 291-298.
- Gheorghiu, C., Labossiere, P., Proulx, J., (2007).
Response of cfrp-strengthened beams under
fatique with different load amplitudes,
Construction and Building Materials, 21, 756-63.
- Iacobucci, R.D., Sheikh, S.A., Bayrak, O., (2003).
Retrofit of square concrete columns with carbon
fiber-reinforced polymer for seismic resistance,
ACI Structural Journal, 100, 6, 785-794.
- Jianzhuang, X., Li, J., Quanfan, Z., (2004).
Experimental study on bond behaviour between
FRP and concrete, Construction and Building
Materials. 18, 745-52.
- Khalifa, A., Nanni, A., (2000). Improving shear
capacity of existing RC T-section beams using
CFRP composites, Cement and Concrete
Composites, 22, 165-74.
- Lee, H.K., Hausmann, L.R., (2004). Structural repair
and strengthening of damaged RC beams with
sprayed FRP, Composite Structures, 63, 201-9.
- Masoud, S., Soudki, K., (2006). Evaluation of
corrosion activity in FRP repaired RC beams,
Cement and Concrete Composites. 28, 969-77.
- Ozcan, O., Binici, B., Ozcebe, G., (2008). Improving
seismic performance of deficient reinforced
concrete columns using carbon fiber-reinforced
polymers, Engineering Structures, 30, 1632-1646.
- Pham H., Al-Mahaidi R., (2004). Experimental
investigation into flexural retrofitting of
reinforced concrete bridge beams using FRP
composites, Composite Structures, 66, 617-625.
- Pitilakis, K., (2018). Recent advances in eartquake
engineering in Europe, Springer, Thessaloniki.
- Rabinovitch, O., (2005). Bending behaviour of
reinforced concrete beams strengthened with
composite materials using inelastic and nonlinear
adhesives, ASCE, Journal of Structural
Engineering, 10, 1580-92.
- Sause, R., Harries, K.A., Walkup, S.L., Pessiki, S.,
Ricles, J.M., (2004). Flexural behavior of concrete columns retrofitted with carbon fiber
reinforced polymer jackets, ACI Structural
Journal, 101, 708-716.
- Sayın, B., Manisalı, E., (2009). Lif takviyeli plastik
levhalar ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerde
arayüz gerilmelerini etkileyen parametreler,
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Dergisi,
16,1, 63-75.
- Seible F., Priestley M.J.N., Hegemier G.A.,
Innamorato D., (1997). Seismic retrofitting of RC
columns with continuous carbon fiber jackets,
Journal of Composites for Construction, 1, 52-62.
- Sheikh SA, Yau G., (2002). Seismic behavior of
concrete columns confined with steel and fiberreinforced
polymers, ACI Structural Journal, 99,
72-80.
- Xiao Y, Ma R., (1997). Seismic retrofit of RC circular
columns using prefabricated composite jacketing,
Journal of Structural Engineering, 123, 1356-
1364.
- Yang, J., Ye, J., Niu, Z0., (2008). Simplified solutions
for the stress transfer in concrete beams bonded
with FRP plates, Engineering Structures, 30, 533-
45.
- DowAska Hayat Kurtaran Güçlendirme Teknolojisi.
http://www.dowaksa.com/dowaksa-hayatkurtaran-
yapi-guclendirme-teknolojisiniyalovada-
gerceklestirdigi-depremsimulasyonunda-
basariyla-sergiledi. Erişim tarihi
Mayıs 2, 2018.