BETONARME KİRİŞLERİN DIŞTAN YAPIŞTIRILMIŞ KARBON KUMAŞ VE ÇELİK LEVHALARDAN OLUŞAN KOMPOZİT MALZEMEYLE GÜÇLENDİRİLMESİ

Betonarme kirişlerin çekme yüzüne çelik levha veya lifli polimer (FRP) kumaş yapıştırılarak güçlendirmesi yaygın olarak kullanılan yöntemlerdendir. Bu malzemelerden FRP yüksek dayanım talebini karşılayabilmesine rağmen, süneklik talebini karşılamada genellikle yetersiz kalmaktadır. Çelik ise hem dayanım hem de süneklik talebini karşılayabilmektedir. Ancak özellikle dayanım talebinin yüksek olduğu durumlarda kalın levha kullanımının gerekmesi, bazı uygulama zorlukları doğurmaktadır. Bu çalışmada sünekliğin yanı sıra yüksek dayanım talebinin de gerekli olduğu durumlarda her iki malzemenin birbirinin eksiklerini tamamlayacak şekilde kullanılmasının betonarme kiriş davranışı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, biri yalın, ikisi sadece karbon kumaşlarla, diğerleri ise hem karbon kumaş hem de çelik levhalarla güçlendirilmiş toplam 11 adet betonarme kiriş düşey yükler altında test edilmiştir. Çalışmada, karbon kumaş ve çelik levha katman sayısı ile yapıştırma sırası ve çelik levha kalınlığı parametre olarak ele alınmıştır. İki malzemenin beraber kullanımının, kirişlerin davranış ve dayanımı üzerine önemli katkılarda bulunduğu ve yapıştırma sırasının kiriş davranışını belirleyen en önemli değişken olduğu görülmüştür.

STRENGTHENING OF REINFORCED CONCRETE BEAMS WITH AN EXTERNALLY BONDED COMPOSITE MATERIAL COMPOSED OF FRP FABRIC AND STEEL PLATE

Bonding steel plates or FRP laminates to the tension faces of reinforced concrete beams are among the common strengthening methods. Among these two strengthening materials, FRP generally is not capable of fulfilling the ductility demand while fulfilling the high strength demand. Mild steel, on the other hand, is capable of fulfilling both the strength and the ductility demands. However, the use of thick plates, whose application is impractical, might be needed in the case of high strength demand. In the present study, the effects of the composite use of the two materials to overcome the shortcomings of the individual use of each material on the behavior of reinforced concrete beams was investigated. For this purpose, a total of 11 reinforced concrete beams, including a plain beam, two reference beams strengthened with only FRP laminates and 8 beams strengthened with both steel plates and FRP laminates, were tested under transverse loading. The number of CFRP and steel layers, the bonding sequence of these layers and the plate thickness were adopted as the parameters of the present study. The composite use of CFRP and steel proved to have significant contributions to the behavior and strength of reinforced concrete beams and the bonding sequence of the layers was found to be the most important parameter influencing the beam behavior.

PDF

___

1. LHermite, R., ve Bresson, J., Concrete Reinforced with Glued Plates, RILEM Int. Symposium on Synthetic Resins in Building Construction, Paris, France, 175-203, 1967.
2. Oehlers, D.J., ve Moran, J.P., Premature Failure of Externally Plated Reinforced Concrete Beams, ASCE Journal of Structural Eng., Cilt116, No.4, 978-95, 1990.
3. Oehlers, D.J., Reinforced Concrete Beams with Plates Glued to their Soffits, ASCE Journal of Structural Engineering, Cilt 118, No. 8, 2023- 2038, 1992.
4. Raoof, M., El-Rimawi, J.A., ve Hassanen, M.A.H., Theoretical and Experimental Study on Externally Plated R.C. Beams, Engineering Structures, Cilt 22, No. 1, 85-101, 2000.
5. Raoof, M., ve Zhang, S., An Insight into the Structural Behavior of R.C. Beams with Externally Bonded Plates, Proceedings of the Institution of Civil Engineers Structures and Buildings, Cilt 122, No. 4, 477-492, 2000.
6. Aykaç, S., ve Özbek, E., T-Kesitli Betonarme Kirişlerin Çelik Levhalar ile Güçlendirilmesi, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Teknik Dergi, Cilt 22, 5319-5334, 2011.
7. Aykac, S., Kalkan, I., ve Uysal, A., Strengthening of Reinforced Concrete Beams with Epoxy-Bonded Perforated Steel Plates, Structural Engineering and Mechanics, Cilt 44, No. 6, 735-751, 2012.
8. Aykac, S., Aykac, B., Kalkan, I., ve Ozbek, E., Strengthening of RC T-Beams with Perforated Steel Plates, Magazine of Concrete Res., Cilt 65, No. 1, 37-51, 2012.
9. Aykac, S., Kalkan, I., Aykac, B., Karahan, S., ve Kayar, S., Strengthening and Repair of RC Beams Using External Steel Plates, ASCE Journal of Structural Engineering, Cilt 139, No. 6, 929-939, 2013.
10. Garden, H.N., ve Hollaway, L.C., An Experimental Study of the Influence of Plate End Anchorage of Carbon Fibre Composite Plates Used to Strengthen Reinforced Concrete Beams, Composite Structures, Cilt 42, 175-188, 1998.
11. Ali, M.S.M., Oehlers, D.J., ve Park, S.M., Comparison between FRP and Steel Plating of Reinforced Concrete Beams, Composites: Part A, Cilt 32, No. 9, 1319-1328, 2001.
12. Ashour, A.F., El-Refaie, S.A., ve Garrity, S.W., Flexural Strengthening of RC Continuous Beams Using CFRP Laminates, Cement and Concrete Composites, Cilt 26, 765-775, 2004.
13. Esfahani, M.R., Kianoush, M.R., ve Tajari, A.R., Flexural Behavior of Reinforced Concrete Beams Strengthened by CFRP Sheets, Engineering Structures, Cilt 29, 2428-2444, 2007.
14. Aram, M.R., Czaderski, C., ve Motavalli, M., Debonding Failure Modes of Flexural FRPStrengthened RC Beams, Composites: Part B, Cilt 39, 826-841, 2008.