Kesme açısından yetersiz olan tablalı betonarme kirişlerin  CFRP ile güçlendirilmesi ve çözüm önerileri
Strengthining of T-shaped reinforced concrete beam with deficient in terms of shear through CFRP and proposed solutions
Yazar: AHMED ABED HAMAD HAMAD
Danışman: PROF. DR. MUSA HAKAN ARSLAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞAKİR YAZMAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Betonarme elemanlarda kesme hasarı ani olarak meydana gelir ve enerji tüketimi olmaksızın oluştuğu için oldukça tehlikelidir.  Bu nedenle, betonarme elemanların taşıma gücüne kesme hasarı görerek değil eğilme hasarı görerek ulaşması hedeflenerek tasarım yapılır. Eğilme ve kesme etkisine maruz kirişlerin sünek davranarak üzerlerindeki yükü absorbe etmeleri oldukça önemlidir. Bununla beraber mevcut betonarme binaların bir kısmında yetersiz sargı donatısından dolayı kirişler kesme hasarı görebilmektedirler. Bu hasarların önlenebilmesi için bu kirişlerin güçlendirilmesine ihtiyaç vardır. Güçlendirmedeki en büyük problem kirişlerin üzerlerinde bulunan döşemelerdir. Döşemeler ile kirişler beraber betonlandıkları için tek bir parça şeklinde çalışırlar. Bu nedenle kirişler T kesit olarak tasarlanırlar.  T kesitli kirişlerin kesme açısından yetersiz olması durumunda güçlendirilmesi döşemelerin varlığı nedeniyle dikdörtgen kirişler kadar kolay olmamaktadır. Bu çalışmada kesme açısından yeterli olmayan betonarme T kirişlerin farklı CFRP konfigürasyonu ile güçlendirilmesinde, güçlendirme tipinin davranışa olan etkisi deneysel ve analitik olarak araştırılmıştır. Bu amaçla, kesme açısından yetersiz biri referans olarak kullanılacak dokuz adet ½ geometrik ölçekli betonarme T kiriş statik dört noktadan yükleme ile test edilmiştir. Bu kirişlerin yedi tanesi kesme hasarının beklendiği bölgede parçalı CFRP konfigürasyonları ile güçlendirilmiş bir tanesi ise kesme bölgesinde tam CFRP sargılama yapılarak güçlendirilmiştir. Parçalı CFRP uygulamasında güçlendirmelerin iki tanesinde karbon elyaf farklı açılardan (45o ve 90o)  ankrajlarla kirişe sabitlenmiştir. Çalışmada ayrıca elde edilen deneysel sonuçlar ACI 440.2R-17, TBEC-2018 ve FIB-2001'in vermiş olduğu amprik bağıntılarla da karşılaştırılmıştır. Her alternatifin çeşitli düzeyde dayanıma katkıda bulunduğu ama ankrajsız ve tam sargılı olmayan numunelerde özellikle CFRP tabakalarının ayrılması (debonding) ile hasarın geliştiği görülmüştür. Ankraj uygulamasının düşey yük kapasitesine etkisi oldukça olumlu olmakla beraber süneklikte hatırı sayılır etkisi olmamıştır. Amprik bağıntıların ise deneysel sonuçlara göre oldukça tutucu değerler verdiği görülmektedir.

Abstract:
Shear damage in reinforced concrete elements occurs suddenly and is very dangerous because it occurs without energy consumption. For this reason, the design is made with the aim of reaching the bearing strength of reinforced concrete elements not by shear damage, but by bending damage. It is very important that the beams exposed to bending and shear effects act ductile and absorb the load on them. However, in some of the existing reinforced concrete buildings, beams may suffer shear damage due to insufficient shear reinforcement. In order to prevent these damages, these beams need to be strengthened. The biggest problem in strengthening is the slabs on the beams. Since slabs and beams are concreted together, they work in one piece. For this reason, beams are designed as T-section. If T-section beams are insufficient in terms of shear, strengthening is not as easy as rectangular beams due to the presence of slabs.In this study, the effect of reinforcement type on behavior in strengthening of reinforced concrete T-beams with different CFRP configurations, which is not sufficient in terms of shear, was investigated experimentally and analytically. For this purpose, nine geometric scale reinforced concrete T-beams, one of which is insufficient for shear, were tested with static loading from four points. Seven of these beams are strengthened with partial CFRP configurations in the area where shear damage is expected, and one is strengthened with full CFRP wrapping in the shear zone. In the partial CFRP application, in two of the strengthenings, the carbon fiber is fixed to the beam with anchors at different angles (45o and 90o). The experimental results obtained in the study were also compared with the empirical formulations given by ACI 440.2R-17, TBEC-2018 and FIB-2001. It has been observed that each alternative contributes to various levels of strength, but damage develops especially with debonding of CFRP layers in unanchored and not fully coiled samples. Although the effect of the anchor application on the vertical load capacity is quite positive, it did not have a significant effect on ductility. It is seen that the empirical relations give very conservative values according to the experimental results.