Gaz beton ve tuğla ile karbon takviyeli elyaf kumaşların yapışma yüzeyi arasındaki gerilme dağılımının deneysel olarak incelenmesi
Experimental study of shear stress distribution between the bonded surface of CFRP strap with aerated concrete and masonry
Yazar: SARDARWALI DIN
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Karbon Takviyeli Elyaf Kumaşlar (CFRP) son 15 yılda betonarme ve yığma yapıların güçlendirilmesinde kullanılmaya başlanmış ve yaygınlaşmıştır. CFRP malzemesinin çekme dayanımının son derece yüksek olması, kolay uygulanması, her türlü yüzeye uygulanabilmesi, hafifliği nedeniyle uygulandığı yapının ağırlığını değiştirmemesi, çevre şartlarına, korozyona karşı dayanıklılığı gibi nedenlerden dolayı giderek kullanım alanı genişlemektedir. CFRP malzemesinin güçlendirme amacıyla yığma yapılardaki kullanımı da yaygınlaşmıştır. CFRP'nin güçlendirme amacıyla kullanılması uygulanacağı elemana iki bileşenli bir epoksi ile yapıştırılması ile gerçekleştirilmektedir. Bu tür detaylarda göçme mekanizması genellikle CFRP malzemesinin yüzeyden soyulması şekilde meydana geldiği yürütülen kapsamlı deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır. Bu nedenle geliştirilen güçlendirme detayının kapasitesinin hesaplanabilmesi ya da tasarım yapılabilmesi için CFRP ile yapışma yüzeyi arasındaki gerilme dağılımı, yük-sıyrılma deplasmanı davranışı ve dayanımı gibi değerlerin belirlenmesi giderek önem kazanmaktadır. Ayrıca güçlendirme amacıyla yüzeylere yapıştırılan CFRP şeritlerin yüzeyden soyulmasını geciktirmek ve güçlendirme detayından daha yüksek performans elde edebilmek amacıyla araştırmacılar çeşitli ankraj detayları geliştirmiş ve uygulamaya başlamışlardır. Bu ankrajların en yaygın olarak kullanılan türü CFRP malzemesinin kendisi kullanılarak üretilen fan ankraj olarak isimlendirilen bir ankraj türüdür. Bu ankrajın tuğla türü yüzeye yapıştırılan CFRP elemanlar ve yüzey arasındaki gerilme dağılımını, yük-sıyrılma deplasmanı davranışını nasıl etkileyeceği incelenmesi gerekli olduğu düşünülen önemli bir araştırma konusudur. Yürütülen tez çalışması kapsamında CFRP şeritler ile tuğla ve gaz beton arasındaki gerilme dağılımının değişimi incelenmiştir. Çalışmada incelenen değişkenler CFRP şerit genişliği, CFRP şerit yapışma boyu, CFRP şeridin yapıştırıldığı malzeme türü ve bağlantı detayında ankraj uygulaması olup olmamasıdır. Deneysel çalışma için CFRP şerit genişliği olarak 50 mm ve 100 mm, CFRP şerit yapıştırma boyu olarak 200 mm ve 280 mm seçilmiştir. CFRP şeritler gaz beton, dolu harman tuğlası ve delikli yığma yapı tuğlası yüzeylerine yapıştırılmıştır. Ayrıca tüm deneysel değişkenler ankrajsız ve 1 adet CFRP ankrajlı durum için iki seri olacak şekilde test edilmiştir. Deneysel çalışma sonucunda yük-sıyrılma deplasmanı davranışı, CFRP şerit boyunca gerilme dağılımı ve dayanım değerleri belirlenmiş ve deneysel çalışma kapsamında incelenen değişkenlerden bu önemli parametrelerin nasıl etkilendikleri incelenmiştir. Ayrıca güncel iki farklı analitik denklem kullanılarak deney elemanlarının kapasiteleri hesaplanarak deneysel olarak elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Strengthening of reinforced concrete and masonry structures with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) has been started and prevalent in recent 15 year. CFRP material is possessing of highly tensile strength, ease of application, possibility of implementation to every surface, no change in weight of the applied structure by cause of its lightness, the suitability in different environmental conditions such as corrosion resistance, increases its field of utilization. Furthermore, CFRP material usage is on the rise for the aim of strengthening masonry structures. When it is used for the strengthening purpose, it bonds to the object by epoxy. In these kind of studies, the failure mechanism of CFRP materials are usually seen as the form of debonding from the surface of elements in comprehensive experimental investigation. So, it is essential to determine stress distribution between CFRP and its bonded surface, bond - slip displacement with its behavior and strength for calculation or design of strengthening capacity. Also, researchers are working for development of an anchoring system that delays debonding failer and increase the strengthening of structure with CFRP reinforcement. Fan anchor is one of the most popular and utilized type of the anchor that has itself CFRP elements. In this study, impact of the anchor on the stress distribution between CFRP and masonry elements, bond - slip displacement behavior and the necessity of CFRP are examined. In the scope of ongoing thesis, variation of stress distribution between the CFRP strap with masonry and aerated concrete has been studied. The variables which has been studied in this research are CFRP strap width, bonding length, materials type and impact of the anchor. CFRP strap bonding length 200 mm and 280 mm, CFRP strap wide 50 mm and 100 mm has been selected for experimental work. CFRP strap has been bonded externally to the surface of the aerated concrete, also to the surface of structural and full blend masonry. In addition, all the experimental variables without and with one anchor in the form of two series are tested. Result of the experimental study, behavior of bond - slip displacement, stress distribution throughout CFRP strap and values of strength has been determined. In the results, along the CFRP strap stress distribution and the values of strength, bond-slip displacement behavior and the affect of variables on them are studied. The stress distributions obtained from experiments are compared with actual two different Cheng-Teng's and CNR's analytical model.