CFRP şeritlerle güçlendirilmiş boşluklu çift doğrultulu betonarme döşemelerin zımbalama davranışının deneysel olarak incelenmesi ve davranışın sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi
Experimental and finite element analyses punching shear behavior of two way reinforced concrete slabs having openings and retrofitted with CFRP sheets
Yazar: CENGİZHAN DURUCAN
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında kare geometriye sahip olan boşluklar içeren 8 adet betonarme döşeme dıştan yapıştırılan CFRP şeritler kullanılarak güçlendirilmiştir. Döşemelerin alt ve üst yüzlerinde ızgara şeklinde donatılar kullanılmıştır. Döşemelerin güçlendirilmesi için döşeme alt yüzünde ve boşluk köşelerinde dıştan yapıştırılan CFRP şeritler kullanılmıştır. Pratik şekilde uygulanan güçlendirme işleminin yapıları kullanan insanlara rahatsızlık vermeden, yapının görünüşünü bozmadan ve çok zaman almadan uygulanabilir olması bu sistemin CFRP kullanılarak uygulanan diğer güçlendirme yöntemlere göre avantajlarıdır. Yapılan deneyler sonrasında, uygulanan güçlendirme sisteminin başarılı sonuçlar verdiği, boşluksuz deney elemanının zımbalama dayanımının pratik güçlendirme işlemi sayesinde ortalama olarak yakalandığı görülmüştür. Deney çalışmasından elde edilen sonuçlar şartnameler tarafından önerilen denklemler ile karşılaştırılmıştır. Denklemlerin genelde zımbalama kapasitelerini deneysel sonuçlardan daha büyük verdikleri görülmüştür. Deney elemanlarının üç boyutlu sonlu eleman analizleri de bu çalışma kapsamında gerçekleştirilmiştir. Kurulan detaylı sonlu eleman modellerinde, deneylerde gözlenen köşe kalkması davranışı ve dıştan yapıştırılan CFRP şeritlerin beton yüzeyinden sıyrılması dikkate alınmıştır. Sonlu eleman analizlerinden elde edilen sonuçlar deneysel çalışmanın sonuçları ile karşılaştırılarak sunulmuştur.  Karşılaştırmalardan ise sonlu eleman modellerinin CFRP şeritlerle güçlendirilmiş kirişsiz döşemelerin zımbalama dayanımlarını tahmin etmede genel olarak başarılı olduğu görülmüştür. Buna dayanarak, detaylı şekilde oluşturulmuş sonlu eleman modellerinin, CFRP şeritlerle güçlendirilmiş boşluklu döşemelerin zımbalama dayanımlarını tahmin etmede kullanılabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
In this thesis 8 reinforced concrete slabs with square shaped openings are retrofitted with externally bonded CFRP sheets.  The slabs are constructed with two layers of mesh reinforcement located in the top and bottom surfaces of the slabs. The test specimens are retrofitted with CFRP strips located under the slab and U shaped CFRP strips located at the corners of the openings. Main advantages of the proposed retrofitting system with respect to the other retrofitting procedures employed using CFRP materials are the short application time, ease of application due to the absence of anchorage mechanisms and limited or no aesthetic impact on the retrofitted structure. From the experimental results, it is observed that the proposed retrofitting system increased the average punching shear capacity of the test specimens to the punching shear capacity of the reference specimen without any openings. The experimental results are also compared with the available code equations. From the comparisons it is clear that the equations proposed by the codes generally overestimated the experimental punching shear capacities of the test specimens. 3 dimensional finite element analyses of the test specimens are also conducted in scope of this study. In the detailed finite element models, the lift of corners of the test specimens and bond slip behavior of CFRP strips are included. The results of the finite element analyses are comparatively presented together with the experimental results. From the comparisons, it is observed that, in general, the finite element models accurately estimated the punching shear capacities of the test specimens. In relation to this it is believed that detailed finite element models may be used to estimate the punching shear capacities of the reinforced concrete slabs having openings and retrofitted with CFRP sheets.