Farklı sıcaklık koşullarında GFRP kutu profillerin konsol kiriş davranışının incelenmesi
Investigation of cantilever beam behavior of GFRP box profiles under different temperature conditions
Yazar: DÜNYA ÇELEBİ
Danışman: PROF. DR. FERHAT AYDIN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: FRP malzemeler = FRP materials ; Sıcaklık = Temperature

Özet:
FRP kompozit ürünlerinin yüksek mukavemet, hafiflik, yüksek korozyon direnci gibi üstün fiziksel ve mekanik özellikler sergilemesi üzerine kullanım alanı yaygınlaşmıştır. Özellikle inşaat sektöründe lifli betonlar, güçlendirmede kullanılan FRP şerit ve kumaşlar, FRP donatılar ve profiller performansları itibariyle tercih edilmektedir. Cam lifinin ekonomik ve kolay temin edilebilir olmasından kaynaklı, Cam Lifi Takviyeli Plastik (GFRP)  kutu profilleri, hafif bina tasarımında, iskele ve korkuluk yapımında, kıyı yapılarında, köprü ayaklarının korozyona karşı korunmasında gibi uygulamalarda iyi bir malzeme olarak kullanılmaktadır. Kullanımı yaygınlaşan FRP ürünlerinin donma-çözünme, sıcaklık artışı, yangın gibi ısı değerleri etkisi altında yapısal davranışına yönelik yeterli düzeyde çalışma yapılması gerekmektedir. 
Bu çalışmada, cam lifinin diğer lif türlerine göre üretiminin kolay oluşu, ekonomik oluşu, piyasada yaygın bulunuşu gibi avantajları nedeniyle GFRP kutu profilleri ile deneysel çalışma yapılmıştır. GFRP kutu profillerinin bir yapısal eleman olan ankastre mesnetli konsol kiriş şeklinde çalışması için bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Deney düzeneği yatay, düşey ötelenmelerle beraber dönmeyi de engelleyecek şekilde düzenlenmiştir. 4 mm et kalınlığına sahip 74x74 mm ve 100x100 mm ebatlarında 300 mm uzunluğu olan kutu profiller ile konsol kirişler oluşturulmuştur. -40 ℃, 25 ℃, 75 ℃, 100 ℃, 200 ℃, 300 ℃ olmak üzere altı farklı sıcaklığa maruz bırakılan 36 adet GFRP kutu profillerinin serbest ucuna yük etki etkimesi ile yapısal davranışı incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmanın sonucunda 75 ℃-100 ℃ arasındaki sıcaklıklarda matris bozunmasından kaynaklı dayanımda bir miktar düşüş görülürken, 200 ℃ sıcaklıktan sonra dayanımda ciddi düşüşler tespit edilmiş ve bununla birlikte profilin şekil bütünlüğü bozulmuştur. -40 ℃ gibi düşük sıcaklıkta 74x74 mm ebatlara sahip profillerde dayanım düşerken, 100x100 mm ebatlara sahip profillerde ise dayanımda artış görülmüştür. 74x74 mm ebatlara sahip profillerde mesnette göçme, 100x100 mm ebatlara sahip profillerde ise konsolun serbest uç üst yüzeyinde göçme meydana gelmiştir. Her iki grup profillerin et kalınlıkları aynı olup boyutlarının farklı olmasından kaynaklı profillerde göçme mekanizması değişkenlik gösterirken, artan sıcaklığa bağlı profillerde kütle kaybının olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The use of FRP composite products has become widespread due to their superior physical and mechanical properties such as high strength, light weight, high corrosion resistance. Especially in the construction sector, fibrous concretes, FRP strips and fabrics used in reinforcement, FRP reinforcements and profiles are preferred due to their performance. Due to the economic and easy availability of glass fiber, Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) box profiles are used as a good material in applications such as lightweight building design, scaffolding and railing construction, coastal structures, corrosion protection of bridge piers. There is a need for adequate studies on the structural behavior of FRP products under the influence of temperature values such as freeze-thaw, temperature increase and fire.
In this study, an experimental study was carried out with GFRP box profiles due to the advantages of glass fiber over other fiber types such as ease of production, economy and widespread availability in the market. An experimental setup was established for the operation of GFRP box profiles as a structural element in the form of a cantilever beam with built-in supports. The experimental setup was arranged in such a way as to prevent horizontal and vertical translations as well as rotation. 4 mm wall thickness, 74x74 mm and 100x100 mm box profiles with a length of 300 mm were used to form cantilever beams. The structural behavior of 36 GFRP box profiles exposed to six different temperatures (-40 ℃, 25 ℃, 75 ℃, 100 ℃, 200 ℃, 300 ℃) was investigated by applying load on the free end. As a result of the experimental study, while some decrease in strength due to matrix degradation was observed at temperatures between 75 ℃-100 ℃, serious decreases in strength were detected after 200 ℃ and the shape integrity of the profile was deteriorated. At low temperatures such as -40 ℃, the strength of profiles with 74x74 mm dimensions decreased, while the strength of profiles with 100x100 mm dimensions increased. The profiles with 74x74 mm dimensions collapsed at the support and the profiles with 100x100 mm dimensions collapsed at the free end top surface of the cantilever. While the wall thicknesses of both groups of profiles were the same and the collapse mechanism of the profiles varied due to their different dimensions, it was determined that there was a mass loss in the profiles due to increasing temperature.