Betonarme kirişlerin farklı lifli polimerle kesmeye göre güçlendirilmesi
Strengthening of shear critical reinforced concrete beams with various FRP systems
Yazar: KADİR ŞENGÜN
Danışman: PROF. DR. GÜRAY ARSLAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kiriş = Reinforced concrete beam ; Güçlendirme = Strengthening ; Kesme dayanımı = Shear strength ; Lif takviyeli polimerler = Fiber reinforced polymers

Özet:
Bu çalışmada, farklı kesme açıklığının etkili derinliğe oranına ve enine donatı aralığına sahip; CFRP/GFRP ile farklı konfigürasyonlarla güçlendirilen dikdörtgen kesitli betonarme kirişler üzerinde üç noktalı eğilme deneyi gerçekleştirilerek FRP ile güçlendirilen elemanların performans, davranışları ve etkili olan parametreler deneysel olarak incelenmiştir. İncelenen parametreler; kesme açıklığının etkili derinliğe oranı, enine donatı aralığı, kesme güçlendirilmesinde kullanılan CFRP tabaka sayısı, güçlendirmede kullanılan FRP türü ve CFRP/GFRP kesme şeritleri arasındaki mesafedir. Deneysel sonuçlara göre elemanların CFRP/GFRP ile güçlendirilmesi taşıma güçlerini, deplasman ve süneklik kapasitelerini her seride referans elemanlara göre artırmıştır. Kesme açıklığının etkili derinliğe oranı, enine donatı aralığı, kesme güçlendirilmesinde kullanılan CFRP tabaka sayısı, FRP türü ve FRP kesme şeritleri arasındaki mesafenin elemanların taşıma güçlerini, FRP'nin dayanıma olan katkısını, deplasman ve süneklik kapasitelerini, boyuna/enine donatıların şekil değiştirme davranışlarını ve elemanlarda meydana gelen kırılma biçimlerini, çatlak yapılarını etkilediği söylenilebilir. Kesme güçlendirilmesinde kullanılan CFRP tabaka sayısı arttıkça bazı serilerde elemanların taşıma güçlerinde tabaka sayısıyla orantılı olmayan şekilde artış meydana gelirken; bazı serilerde taşıma gücünde bir artış meydana gelmemiştir. Enine donatılı serilerde FRP ile güçlendirilen elemanlarda; kesme açıklığının etkili derinliğe oranı arttıkça, elemanların taşıma güçleri ve FRP'nin dayanıma olan katkısı azalmaktadır. Enine donatı aralığı azaldıkça FRP'nin dayanıma olan katkısı azalmaktadır. Deneysel çalışmaya ek olarak literatürde FRP'nin kesme dayanımına olan katkısının hesabında kullanılan bağıntıların tahminlerinin doğrulukları her üç güçlendirme konfigürasyonu için analitik inceleme kapsamında değerlendirilmiştir. Tam sargılı şekilde FRP ile kesmede güçlendirilen elemanlarda bağıntı tahminlerinin varyasyon katsayısı değerleri yüksek olduğundan deneysel sonuçlarla tutarlılıklarının düşük olduğu görülmüştür. Bu durum dikkate alınarak çalışmada test edilen elemanların deneysel sonuçları kullanılarak FRP'nin efektif şekil değiştirme değerini tahmin eden bağıntı önerilmiştir. Önerilen bağıntının literatürden toplanan ve bu çalışma kapsamında test edilen kirişlerde istatistiksel olarak deneysel sonuçlarla en tutarlı sonuçlara sahip olduğu görülmüştür.

Abstract:
The performance, behavior, and effective parameters of the specimens strengthened with CFRP/GFRP in different configurations were experimentally investigated by a three-point bending test on rectangular reinforced concrete beams with different shear span to effective depth ratio (a/d) and transverse reinforcement spacing (s). The investigated parameters were as follows; a/d, s, number of CFRP layers used in shear strengthening (ns), FRP type, and center-to-center (c/c) distance between CFRP/GFRP shear strips (sf). According to the experimental results, the strengthening of the specimens with CFRP/GFRP increased the load carrying, deflection, and ductility capacities in each series compared to the reference specimens. The a/d, s, ns, FRP type, and c/c distance between CFRP/GFRP shear strips affect the load carrying capacity, the FRP contribution to strength, the deflection and ductility capacities, failure modes of the specimens, and the strain behaviors of longitudinal/transverse reinforcements. As the a/d increases in the series with transverse reinforcement, the load-carrying capacity and the FRP contribution to the strength decrease. As the transverse reinforcement spacing decreases, the FRP contribution to the strength lessens. In addition to the experimental study, the accuracy of the predictions of the equations used in the calculation of the FRP contribution to the shear strength in the literature was evaluated within the scope of analytical examination for all three strengthening configurations of FRP. Since the coefficient of variation values of the equation predictions are high in the completely wrapped specimens with FRP in shear, their consistency with the experimental results is low. Therefore, an equation estimating the effective strain value of FRP is proposed by using the experimental results of the tested beams in this study. It has been observed that the proposed equation has the most consistent predictions with the experimental results statistically in the beams collected from the literature and tested in this study.