GFRP ile güçlendirilmiş tünellerin sonlu elemanlar metodu ile analizi
Analysis of tunnels reinforced with GFRP using finite element method
Yazar: MAHMOUD ALSHEKH HAMMOUD
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ TUHTA
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Güçlendirme = Strengthening ; Modal analiz = Modal analysis ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Tünel kaplama = Tunnel lining

Özet:
Mevcut altyapı ve yapı stoklarının önemli bir bölümünü oluşturan mevcut beton yapıların onarımı ve güçlendirilmesi, inşaat mühendisliği faaliyetlerinin önemli bir parçası haline gelmiştir. Çatlama, parçalanma ve su sızıntısı gibi hasarlar, bozulmuş tünellerde sıklıkla meydana gelir ve tünel işletme güvenliğini önemli ölçüde etkileyebilmektedir. Çoğu onarım çalışmasında, bozulmuş betonarme  tünel  kaplamaların  kolayca değiştirilemediğinden, tünel kaplamaları harici takviye malzemeleri ilave edilerek güçlendirilmektedir. Tünel kaplamaların  bütünlüğünü iyileştirmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir, diğer yöntemlere kıyasla GFRP, yüksek çekme mukavemeti, düşük ağırlık, kolay kullanım ve uygulama, korozyona karşı dayanıklıdır gibi birçok olumlu özelliğe sahiptir. Bu nedenle, böyle bir betonarme kaplamayı korumak için, tünelin GFRP örtü ile güçlendirmektedir.
Bu çalışmada, betonarme tünel kaplama rijitliğinin artırmak amacıyla cam fiber takviyeli polimer (GFRP) takviyeli betonun etkinliği deneysel ve analitik olarak araştırılmıştır. (GFRP), betonarme yapıların güçlendirilmesinde önemli ölçüde kullanılan pratik yapı malzemesidir. 7 m çapında ve 35 m uzunluğunda betonarme bir tünelin etrafına 4 mm kalınlığında GFRP örtü uygulanarak güçlendirme yapılmıştır. Betonarme tünelin ve GFRP' li güçlendirilmiş betonarme tünelin modal parametreleri arasındaki farklar karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi ile ilk 5 mod incelenmiştir. GFRP ile Güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş betoarme tünelin periyod, gerilme, kesme kuvveti ve momentlerin SAP2000 programını kullanarak hesaplanmıştır. Güçlendirme yapıldıktan sonra periyodunun %3.51-%9.64 ortalama olarak %7.00 oranında azaldığı, Mmax değerlerini  %5.04-%24.40 ortalama olarak %18.38 oranında azaldığı, Smax değerlerini %9.62 ortalma olarak oranında arttığı ve Vmax değerlerini  %24.22-%75.95 ortalama olarak  %48.67 oranında artığı görülmektedir. Periyotlardaki azalmalar yapıyı rezonans aralığından uzaklaştırır ve rijitliği arttırmaktadır. Analiz sonuçları incelendiğinde, bu çalışmada beton tünelin GFRP ile güçlendirilmesinin beton tüneli daha güvenli hale getirdiği görülmektedir. Tüm bu bulgular ışığında beton tünellerde GFRP güçlendirme yöntemi kullanılabilir.

Abstract:
The repair and strengthening of existing concrete structures, which make up a significant part of existing infrastructure and structure stocks, has become an essential part of civil engineering activities. Damage such as cracking, shredding and water leakage frequently occurs in degraded tunnels and can significantly affect the security of tunnel operations. In most repair work, broken concrete cannot be easily replaced by tunnel linings, so tunnel linings are reinforced by adding external reinforcements. Various methods have been developed to improve the integrity of tunnel coatings, compared to other methods, the GFRP has many positive features, such as high tensile strength, low weight, easy handling and application, and corrosion resistance. Therefore, protecting such a reinforced concrete lining strengthens the tunnel with the GFRP textile.
In this study, the effectiveness of the fabric-reinforced concrete (GFRP) has been experimentally and analytically researched to increase the rigidity of the tunnel lining. The glass fiber reinforced polymer (GFRP) is a practical option for building concrete structures. Reinforced by applying a 4 mm thick GFRP cover around a 7 m diameter and 35 m long concrete tunnel. The differences between the modal parameters of the reinforced concrete tunnel and the GFRP reinforced concrete tunnel are compared. The differences between the modal parameters of the concrete tunnel and the GFRP reinforced concrete tunnel were compared. The first 5 modes were examined with the finite element method. The period, stress, shear force, and moments of strengthened and non-strengthened reinforced concrete tunnels with (GFRP) were calculated using the SAP2000 program. After strengthening, the period decreased by 3.51%-9.64% on average 7.00%, Mmax values decreased by 5.04%-24.40%, on average 18.38%, Smax values increased by 9.62% on average, and Vmax values were 24.22%-75.95% on average 48.67%. rate is increased. Decreases in the periods move the structure away from the resonance range and increase the rigidity. When the analysis results are examined, it is seen that the strengthening of the concrete tunnel with GFRP in this study makes the concrete tunnel safer. In the light of all these findings, GFRP reinforcement method can be used in concrete tunnels.