Fiber takviyeli polimer donatının betonarme kiriş dayanımına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of fiber reinforced polymer on reinforcement concrete beam strenght
Yazar: HİLAL ŞAHİNER
Danışman: PROF. DR. EŞREF ÜNLÜOĞLU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: FRP malzemeler = FRP materials ; Yapı malzemeleri = Building materials

Özet:
Betonarme kirişler, üzerine etkiyen yükleri düşey elemanlara ileten yapı elemanlarıdır. Betonarme kirişlerde oluşan çekme kuvvetlerini karşılamak ve oluşacak çatlakları sınırlandırmak için kiriş çekme bölgesine çelik donatılar yerleştirilir. Betonarme yapılarda kullanılan çelik donatının korozyona uğraması nedeniyle dayanımını kaybetmesi çelik yerine kullanılabilecek, korozyona dirençli bir donatı arayışına sebep olmuştur. Bu arayış yüksek çekme dayanımı, korozyona dayanıklılık, hafiflik, kolay şekil verilebilirlik, bakım gerekliliğinin olmaması gibi avantajlara sahip elyaf takviyeli polimer (FRP) donatıların çelik yerine kullanılabileceği düşüncesini ortaya çıkarmıştır. Yük taşıma kapasitesini, eğilme ve kesme dayanımını arttırma potansiyeline sahip FRP donatılar aslında yüksek fiziksel özelliklere sahip liflerden üretilen kompozit malzemelerdir. Bu çalışmada cam elyaf takviyeli polimer (GFRP) ve karbon elyaf takviyeli polimer (CFRP) donatılar, beton ile aderansını arttırmak için kumlanmış ve çelik donatı ile birlikte farklı kombinasyonlar oluşturacak şekilde kiriş elemanlarının çekme bölgesinde kullanılmıştır. Yürütülen çalışmada birinci grup kirişlerinde 12 mm çaplı donatılar, ikinci grup kirişlerinde ise 16 mm çaplı donatılar kullanılmıştır. İki grup kirişleri de aynı donatı alanını karşılayacak şekilde tasarlanmıştır. Kiriş orta noktasından uygulanan tekil yük etkisinde eğilme çerçevesi deney düzeneği kullanılarak, kirişlerde donatı sayısı ve donatı cinsi değişkenlerinin, yük taşıma kapasitesine, orta açıklık deplasmanına, beton liflerinde meydana gelen uzama ve kısalmalara, ilk çatlak oluşma yüküne, çatlak dağılımına ve göçme moduna etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Elde edilen deneysel bulgular ile FRP donatıların kiriş davranışına etkileri belirlenmiş, FRP donatılı kirişler çelik donatılı klasik betonarme kirişler ile karşılaştırılmış ve yorumlanmıştır. Ayrıca kirişlerin maksimum taşıma yükünü ve deplasmanını hesaplayan bir yazılımdan yararlanılmıştır. Deneysel veriler ile yazılım sonuçları arasında karşılaştırmalar yapılmıştır.

Abstract:
Reinforced concrete beams are the structural elements that convey the loads acting on the vertical elements. Steel reinforcements are placed on the beam tensile area to meet the tensile strength in the reinforced concrete beams and to limit the cracks to occur. The loss of strength due to the corrosion of the steel reinforcement used in the reinforced concrete structures has led to the search for corrosion resistant reinforcement which can be used instead of steel. This search revealed the idea of fiber reinforced polymer (FRP) reinforcement with high tensile strength, corrosion resistance, lightness, easy formability, lack of maintenance requirements could be used instead of steel. FRP reinforcements, which have the potential to increase load carrying capacity, bending and shear strength, are in fact composite materials produced from fibers having high physical properties. In this study, glass fiber reinforced polymer (GFRP) and carbon fiber reinforced polymer (CFRP) reinforcements were used to increase the adherence of concrete with sandblasted and steel reinforcement in combination with steel reinforcement in the tensile zone of the beam elements. In the study carried out, reinforcements with 12 mm diameter in the first group beams and 16 mm diameter in the second group beams were used. The two beams are designed to meet the same reinforcement area. The effect of bending frame test mechanism on the single load effect from the beam center point, the number of reinforcement in the beams and the type of reinforcement, the load carrying capacity, the mid-span displacement, the elongation and shortening of the concrete fibers, the first crack occurs load, the crack distribution and failure mode were experimentally investigated. The effect of FRP reinforcement on the beam behavior was determined by the experimental findings and FRP reinforced beams were compared and interpreted with steel reinforced classical beams. In addition, a software that calculates the maximum load and displacement of the beams is used. Comparisons have been made between experimental data and software results.