Karbon polimer elyaflar ile güçlendirilmiş beton kirişlerin sonlu elemanlar metodu ile lineer olmayan analizi
Non lineer finite element analysis of concrete beams strenghthened with carbon fiber reinforced plastics
Yazar: ALİ BARAN DOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Bölümü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mekaniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Karbon polimer elyaflarla (CFRP) betonarme elemanların güçlendirilmesi, günümüzde birçok deneysel araştırmanın odağı olmuştur. Özellikle beton-CFRP arayüzündeki gerilme ve şekil değiştirme dağılımı, bu kompozit sistemin davranışını büyük oranda tayin etmektedir. Parametrelerinin doğruluğu deney verileriyle ispat edilmiş sonlu elemanlar metodunun bu alanda kullanılması ise, deneyi yapılmamış modellerin simülasyonunu yapma imkanı sağlamaktadır. Bu amaçla tez kapsamında ANSYS sonlu elemanlar yazılımının özel eleman tiplerinden faydalanarak, deney kirişlerinin sonlu eleman modeli oluşturulmuş, malzeme özellikleri tanımlanmış, analiz ve deney sonuçları karşılaştırılarak sonlu eleman modelinin deney sonuçlarından sapma limitleri belirlenerek modelin uygulanabilirliği doğrulanmıştır. Daha sonra beton-CFRP arayüzündeki şekil değiştirme dağılımı ve etkili yapışma boyunun tayinine yönelik, deney kirişlerinin modellemesine ek olarak sonlu eleman simülasyonu gerçekleştirilmiş ve deney yapmaya gerek kalmadan bazı deney bilgileri elde edilmiştir. Yürütülen karşılaştırmalı analizlerle, şekil değiştirme dağılımının gerçeğe yakın elde edilebilmesi için ANSYS bünyesinde tanımlı özel bir temas yüzeyi elemanın kullanılması gerektiği ortaya koyulmuş ve bu özel temas yüzeyinin parametreleri belirlenmiştir. CFRP uzunluğunun arttırılmasının şekil değiştirme dağılımı ve maksimum göçme yükü üzerindeki etkisi sonlu eleman çözümü üzerinden incelenmiş, etkili yapışma boyu belirlenmiş ve bu etkili yapışma uzunluğunun deney sonuçları ile uyumlu olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Retrofitting reinforced concrete structures with carbon fibre reinforced plastic has become main subject of many experimental studies. Stress and strain distribution over concrete-CFRP interface mostly governs the behaviour of this composite system. A finite element model, after being verified with experimental results, creates the possibility of making model simulation of experiments. In order to verify the finite element model, making use of the special element types of ANSYS program, a finite element model of experiment beams is constructed and load displacement behaviour is compared with the experiment resuls to check the extend of differences between experiment and analysis results. After obtaining a verification, the computer analysis of experiment beams is used together with computer simulations to obtain strain distribution in the CFRP-concrete interface and eventually effective CFRP length. A need for using special contact surface is pointed out. The effect of increasing CFRP bond lenght on strain distribution and maximum load is investigated and effective bond lenght obtained from these observations are found to be in good agreement with experimental findings.