CFRP ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerin sonlu elemanlar parametrik analizleri

Yıl 2019, Cilt: 10 Sayı: 3, 1073 - 1085, 29.09.2019

Zeynep Fırat Alemdar , Nasibe İnkaya

https://doi.org/10.24012/dumf.477910

Cited By: 1

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Sonlu elemanlar yöntemi, lifli polimer, güçlendirme, sıyrılma testi

Kaynakça

• 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.