Yetersiz betonarme kolon-kiriş birleşim bölgesinin deneysel olarak güçlendirilmesi
Experimental strengthening of the deficient reinforced concrete beam-column joint
Yazar: KABİL ÇETİN
Danışman: PROF. DR. ALİ DEMİR
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kiriş = Reinforced concrete beam ; Betonarme kolon = Reinforced concrete column ; Epoksi = Epoxy ; Karbon lifler = Carbon fibers ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Sismik güçlendirme = Seismic strengthening ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis ; Sıyrılma dayanımı = Pull-out resistance

Özet:
Deprem esnasında, yapıların enerji dağılımı ve süneklik kapasiteleri, yük aktarımının gerçekleştirildiği kolon-kiriş birleşimlerinin performansına bağlıdır. Yetersiz donatı detayı ve dayanıma sahip birleşim bölgelerinde görülen kesme göçmesinin birçok yapının yıkılmasına neden olduğu araştırma raporlarında belirtilmektedir. Bu nedenle, yapısal güvenliğin sağlanabilmesi için birleşimlerin güçlendirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, yetersiz kesme dayanımına sahip betonarme iç kolon-kiriş birleşimlerinin, oluk açma ve delik-epoksi ankraj yöntemleri kullanılarak CFRP kumaşlar ile güçlendirilmesi araştırılmıştır. CFRP kumaşların sıyrılma davranışı, güçlendirmenin verimliliğini ciddi derecede etkilemektedir. Uygulanan yeni güçlendirme yöntemleri ile sıyrılmanın ertelenerek, birleşimlerin kesme kapasiteleri ve sismik davranışlarının iyileştirilmesi amaçlanmaktadır.
Tez, deneysel ve numerik, 2 farklı çalışmadan oluşmaktadır. Deneysel çalışmada, kesme kapasitesi yetersiz olarak tasarlanan 1/2 ölçekli betonarme iç kolon-kiriş birleşimleri üretilmiştir. Çeşitli hata ve eksikliklere sahip, 1 adet referans ve 5 adet güçlendirilmiş numune, deplasman kontrollü çevrimsel yüklemeye maruz bırakılmıştır. Oluk açma ve delik-epoksi ankraj güçlendirme yöntemlerinin erken sıyrılmayı önlemedeki etkinliği ve birleşimlerin genel performansına katkısı araştırılmıştır. Numunelerin hasar durumları gözlemlenmiştir.
Numerik çalışmada, kolon-kiriş birleşimlerin sayısal modelleri ABAQUS programı kullanılarak geliştirilmiş ve sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Önerilen modeller, deneysel sonuçlar kullanılarak doğrulanmış ve numunelerin yük-deplasman davranışları tahmin edilmiştir. Numunelerin, deney sonu çatlak dağılımları ve göçme modları değerlendirilmiştir. 
Oluk açma ve delik-epoksi ankraj yöntemleri, arayüzey bağ dayanımını arttırarak, CFRP kumaşlardaki sıyrılmayı önemli ölçüde geciktirmiştir. Güçlendirilen numunelerde görülen kesme göçmeleri, ileri deplasman seviyelerine ertelenmiştir. Yeni yöntemler, numunelerin yük taşıma ve enerji tüketimi kapasitelerini referans (REF) numuneye göre sırasıyla %64 ve %104'e kadar arttırmıştır. Sonuçlar, oluk açma ve delik-epoksi ankraj yöntemlerin, numunelerin sismik performansını iyileştirmede başarılı olduğunu ortaya çıkarmıştır. Oluk açma ve delik-epoksi ankraj yöntemlerinin dıştan yapıştırma yöntemi (EBR) karşısındaki üstünlüğü kanıtlanmıştır.

Abstract:
During an earthquake, the energy dissipation and ductility capacities of the structures depend on the performance of the beam-column joints where the load transfer is performed. It is stated in the research reports that the shear failure observed in the joints with deficient reinforcement detail and strength causes the collapse of many structures. Therefore, it is necessary to strengthen the joints in order to ensure structural safety. In this study, the strengthening of interior RC beam-column joints with deficient shear strength with CFRP fabrics by using externally bonded reinforcement on grooves (EBROG) and bore-epoxy anchorage was investigated. The debonding behavior of CFRP fabrics seriously affects the efficiency of strengthening. It is aimed to improve the shear capacities and seismic behaviors of the joints by postponing the debonding with applied the new strengthening methods.
The thesis consists of two different studies, experimental and numerical. In the experimental study, half scale interior RC beam-column joints designed with deficient shear capacity were produced. One reference and five strengthened specimens with various errors and deficiencies were subjected to displacement-controlled cyclic loading. The effectiveness of EBROG and bore-epoxy anchorage strengthening methods in preventing premature debonding and their contribution to the overall performance of the joints were investigated. Damage states of the specimens were observed.
In the numerical study, numerical models of beam-column joints were developed by using the ABAQUS program and finite element analyses were performed. The proposed models were verified by using experimental results and the load-displacement behavior of the specimens were predicted. Crack distributions and failure modes of the specimens were evaluated at the end of the test.
EBROG and bore-epoxy anchorage methods significantly postponed debonding in the CFRP fabrics by increasing the interfacial bond strength. Shear failures observed in the strengthened specimens were delayed to advanced displacement levels. The new methods increased the load carrying and energy dissipation capacities of the specimens up to 64% and 104% respectively, compared to the reference (REF) specimen. The results revealed that the EBROG and bore-epoxy anchorage methods were successful in improving the seismic performance of the specimens. The superiority of EBROG and bore-epoxy anchorage methods over the externally bonded reinforcement (EBR) method was proven.