Önüretimli betonarme ve lif donatılı beton plakalar ile kirişlerin güçlendirilmesi: Alternatif bir yöntem
The strengthening of beams with prefabricated reinforced concrete and fiber concrete plates: An alternative method
Yazar: ALİ DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MUHİDDİN BAĞCI
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kiriş = Reinforced concrete beam ; Deneysel analiz = Experimental analysis ; Güçlendirme = Strengthening ; Prefabrike beton = Prefabricated concrete ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Yapılar zaman içinde değişen yönetmelikler, deprem yükleri, kullanım amacı değişikliği ve yetersiz dayanım gibi sebeplerden dolayı çeşitli yöntemler ile güçlendirilmektedir. Uygulamada eleman bazında oluşan problemlerin giderilmesi için çelik plakalar, FRP (Lif Takviyeli Polimer) elemanlar veya geleneksel beton katman ekleme yöntemleri kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında önerilen önüretimli plakalar ile güçlendirme yönteminin bu yöntemlere alternatif olarak geliştirilmesi hedeflenmektedir. Önerilen bu yöntemin geleneksel beton katman ekleme yöntemlerine göre yerinde kalıp, demir ve beton işçiliği gerektirmemesi ayrıca korozyon ve yangın gibi dış etkenlerden FRP ve çelik elemanlar kadar etkilenmemesi sebebi ile önemli üstünlükleri bulunmaktadır.Bu tez çalışması kapsamında önüretimli betonarme ve lif katkılı beton plakalar ile kirişler güçlendirilmiştir. Kirişlerin monotonik olarak artan yük altındaki yapısal davranışları araştırılmıştır. Bu yöntemin geliştirilebilmesi için çok sayıda deney gerçekleştirilmiştir. Daha sonra deneysel çalışma teorik yöntemler ile desteklenmeye çalışılmıştır. Çalışma genel hatlarıyla literatür taraması, deneysel çalışmalar ve teorik çalışmalardan oluşmaktadır.Birinci ve ikinci bölümde tez çalışması ile ilgili genel bilgiler verilmiş ve literatürde sıklıkla kullanılan çelik plaka, FRP (Lif Takviyeli Polimer), CFRP (Karbon Lifli Polimer), GFRP (Cam Lifli Polimer) ekleme ve beton katman ekleme gibi güçlendirme yöntemleri ile ilgili yapılan çalışmalara kapsamlı bir biçimde yer verilmiştir.Üçüncü bölümde tez çalışması kapsamında kullanılan polipropilen ve çelik liflerin genel özellikleri verilmiştir.Dördüncü bölümde polipropilen ve çelik lif katkılı betonların genel özelliklerinden bahsedilmiş ve literatürde lif katkılı betonlar ile ilgili yapılan çalışmalar sunulmuştur.Beşinci bölümde kirişlerin üretiminde kullanılan malzemelerin çeşitli özellikleri ilgili standartlara göre deneysel çalışmalar ile belirlenmiştir.Altıncı bölümde deneysel çalışmada kullanılan kirişlerin ve güçlendirme plakalarının hazırlanması ve üretiminden bahsedilmiştir. Kiriş ve plakaların bağlanma prosedürü kapsamlı bir biçimde sunulmuştur. Bunlara ek olarak üretilen betonların ve donatıların malzeme karakteristikleri belirlenmiştir.Yedinci bölümde laboratuvar ortamında gerçekleştirilen kiriş deneylerinden bahsedilmiştir. Deneysel çalışma sonucunda kirişlerin yük-deplasman ilişkileri, süneklikleri, enerji tüketebilme kapasiteleri belirlenmiş ve karşılaştırmalar yapılmıştır.Sekizinci bölümde betonarme dörtgen kesitli plaka ile güçlendirilen kirişlerin deneysel ve teorik olarak moment-eğrilik ilişkileri belirlenmiştir. Ayrıca betonarme U kesitli plaka ile güçlendirilen kirişlerin kesme dayanımları ilgili yönetmelik formülleri ile hesaplanmıştır. Son olarak deneysel ve teorik çalışmalardan elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.Dokuzuncu bölümde tüm kirişlerin VecTor2 Sonlu Elemanlar programı ile modelleri oluşturulmuş ve sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizlerin sonucunda kirişlerin yük-deplasman ilişkileri ve göçme biçimleri araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirilmiş ve deneysel çalışmalar ile karşılaştırılmıştır.Son bölümde tez kapsamında elde edilen bulgular değerlendirilmiştir. Teorik ve deneysel sonuçlar arasında karşılaştırmalar yapılmıştır. Önerilen yöntemin diğer güçlendirme yöntemlerine göre bazı üstünlükleri verilmiştir. Son olarak çalışma hakkında çeşitli öneriler sunulmuştur.

Abstract:
The structures must be strengthened with various methods for codes may be changed in time, earthquake loads and changing of intended purpose. The insufficient elements of structures may be strengthened with individual methods such as jacketing, steel and FRP (Fiber Reinforced Polymer) elements. The strengthening method with prefabricated plates is proposed in this study. It is aimed that proposed method is an alternative to the other methods. The mould, steel and concrete workmanships in proposed method do not require in situ. The proposed method isn?t affected from external factors such as corrosion and fire problems. These are important advantages according to other methods.In this doctorate study, the beams are strengthened with prefabricated reinforced concrete and fiber concrete plates. The various behaviors of beams are investigated under monotonically increasing loads and great deals of experiments are carried out. After, experimental studies are supported with theoretical studies. The study consists of literature research, experimental work and theoretical works.In first and second chapter, general knowledge related to this study is given and previous studies related to steel, FRP, CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer), GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) elements and jacketing are presented inclusively.In third chapter, general properties of polypropylene and steel fibers used in this study are given.In fourth chapter, general properties of polypropylene and steel fibers concretes and previous studies related to these concrete are mentioned.In fifth chapter, various properties of materials used for production of beams are determined with experiments according to relevant standards.In sixth chapter, production and bonding of beams and plates are detailed. Additionally, material characteristics of concrete and steel are determined.In seventh chapter, the experiments of beams are presented. The load-displacement relationships, ductilities and energy dissipation capacities are determined and compared as a result of experiments.In eighth chapter, moment-curvature relationships and shear capacities of strengthened beams with prefabricated RC plates having rectangle and U cross-sections are determined with theoretical study and compared with experiments.In ninth chapter, all beams are modeled with VecTor2 nonlinear finite element program. Then load-displacement relationships and failure modes of beams are obtained as a result of finite element analyses and compared with experiments.In final chapter, the results obtained from experiments and theoretical studies are evaluated and compared. The some advantages of proposed method are given according to other methods. Finally, some offers about development method are presented.