CFRP şeritlerle güçlendirilmiş betonarme kolonların çarpışma yüklemesi etkisindeki davranışının incelenmesi
Investigation of behavior of RC column strengthening with CFRP strips
Yazar: ÖMER MERCİMEK
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ANIL ; DOÇ. DR. MEHMET BARAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Günümüzde, köprü, viyadük ve üst geçitlerin ayağına kara ve deniz araçlarının çarpması, terör saldırılarındaki patlamalar, sanayi ve askeri bölgelerde iş kazaları sonucunda meydana gelen patlamalar ile oluşan hava şoku dalgaları, yapıları ani dinamik yüklemeye maruz bırakmaktadır. Ayrıca, akarsuyun taşıdığı kütlelerin köprü ayağına çarpması, deprem sonrası oluşan tsunami dalgalarının ve dalgaların içerisinde taşıdığı kütlelerin kıyı-liman yapılarına çarpması gibi ani çarpışma yükleriyle çoğu kez karşılaşılmaktadır. Bu çarpışma yükleri ise genellikle kolonlara etkimektedir. Literatürde çarpışma yükleri altında çelik kolonların sıklıkla incelendiği ve birçok çalışma yapıldığı gözlemlenmiştir. Betonarme kolonlar üzerine yapılan çalışma sayısı ise çok daha azdır. Bunun yanı sıra karbon fiber ile güçlendirilmiş polimer (CFRP) şerit ile güçlendirilmiş betonarme kolonların çarpışma yükü altında deneysel olarak incelendiğine rastlanılmamıştır. Bu deneysel çalışmada,  güçlendirmenin mantığına uygun olması açısından düşük dayanımlı (10 MPa) 6 adet deney elemanı üretilmiştir. Deney elemanları 1/3 ölçekli ve kare en kesitli olarak üretilmiştir. 2 deney elemanı 150 mm CFRP şerit aralığıyla, 2 deney elemanı ise 200 mm CFRP şerit aralığı ile güçlendirilmiştir. Diğer 2 deney elemanı ise güçlendirmenin etkisini belirleyebilmek için referans eleman olarak seçilmiştir.   Betonarme kolonlara düşük hıza sahip yatay çarpışma yükü uygulanmıştır. Çarpışma yüklemesi kolon ortasına ve kolonun alt ucundan kolon boyunun üçte birlik mesafesine uygulanmıştır. Çalışmada, çarpışma yükünün uygulandığı nokta ve CFRP şerit aralığı temel değişkenler olarak düşünülmüştür. Kolonlara çarpışma yükünü uygulamak için 9 kg kütle,  serbest ağırlık düşürme deney aletinde 1 m yükseklikten düşürülmüştür. Her bir deney elemanı için ardı ardına 5 düşü yapılmıştır. Çarpışma deneyleri boyunca ivme, çarpışma yükü, kolon orta nokta deplasmanı ve CFRP şerit birim uzaması ölçümleri alınmıştır.  Deneysel çalışmadan alınan veriler ile kolonların çarpışma yükleri altında göstermiş olduğu performansa, değişkenlerin etkileri karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir.

Abstract:
Nowadays, structures are subjected to impact loads due to air blast shock waves generated by vehicles crash to bridge piers, viaducts and overpasses, terrorist attacks and working accidents in qualified industrial zones and military areas. Moreover, sudden dynamic impact loads since the masses carried by rivers crash to bridge piers, tsunami waves formed after earthquakes and the masses carried by the water waves strike to costal-part structures are encountered. These impact loads are usually affect columns. In the literature, it has been observed that steel columns under impact loads were frequently studied and many studies have been carried out on this subject. However, these kinds of works on reinforced concrete columns are fewer. Furthermore, no experimental study has been found on the investigation of reinforced concrete (RC) columns strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) strips under impact loads. In this experimental study, six types of low strength (10 MPa) test specimens were manufactured. To perform strengthening with CFRP strips, it is considered suitable to manufacture the specimens with low strength. Test specimens were manufactured in 1/3 scale and square cross-section. Four of the test elements were strengthened with CFRP strips. Two of them were strengthened with 150 mm spacing while other two were with 200 mm spacing. Remaining two test specimens were selected as reference elements to determine the effects of the strengthening. Low velocity lateral impact load was applied to the columns. Impact load was applied to the midpoint of the column and from the lower end of the column to 1/3 of the length of the column. In the study, the point at which the impact load is applied and CFRP strip spacing are considered as fundamental variables.  To apply impact load to the columns, 9 kg of mass was released from a height of 1 m in test instrument. For each test specimen, five successive drops were made.  During the impact test, acceleration, impact load, midpoint displacement of column, axial strain of CFRP strips measurements were taken. Effects of the variables on the performances of the columns under impact loads have been examined comparatively with data from the experimental study.