FRP plaka ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerde plaka sıyrılmasına karşı farklı uç ankraj etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of different end anchorages against plate debonding in rc beam retrofitted with FRP plates
Yazar: MOHAMED NAWAR ZAKOUR
Danışman: DOÇ. DR. YUSUF SÜMER
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kiriş = Reinforced concrete beam ; Lif takviyeli polimerler = Fiber reinforced polymers ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
Güçlendirilmiş polimerden yapılmış fiber kompozitler, son zamanlarda taşıyıcı yapı elemanlarının onarım/güçlendirilmesinde kullanılan diğer geleneksel malzemelere alternatif olarak popülerlik kazanmıştır. Bu kompozitler, düşük ağırlıkları, ağırlık oranına göre yüksek çekme mukavemetleri, korozyona dayanıklılıkları, yapısal elemanların onarımı ve güçlendirilmesinde uygulama kolaylığı nedeniyle dikkat çekicidir. Bilindiği gibi deney yapmak zaman alan ve maliyet gerektiren bir yöntemdir. Günümüzde gelişen bilgisayar işlem hızları sayesinde çok fazla elemandan oluşan yapılar veya yapı elemanları farklı yükleme ve sınır koşulları altında analiz edilebilmekte ve elde edilen sonuçlar bilgisayar ortamında güvenli bir şekilde grafiklenip değerlendirilebilmektedir.
Bu çalışmada, ABAQUS sonlu elemanlar programı kullanılarak, eğilmeye karşı FRP plaka ile güçlendirilmiş betonarme kirişlerin uç sıyrılmasını önlemek amacıyla üç farklı polimerik fiber malzeme kullanılarak uygulanan farklı boyutlardaki ankrajların etkisi araştırılmıştır. Farklı yükseklik ve genişlik değerlerine sahip Karbon, Aramid ve Cam Fiber takviyeli polimer malzemeler ile uç ankrajı yapılan, farklı beton dayanımlarına sahip ve farklı etriye adım mesafeleri uygulanmış toplamda 279 kiriş modeli sonlu eleman yöntemi ile analiz edilmiştir. Bununla birlikte analiz sonuçlarının doğruluğu ISIS ve ACI yönetmeliklerinde benzer kirişler için önerilen analitik yöntemlerden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Güçlendirme yönteminin betonarme kirişler üzerindeki etkisi birçok parametre üzerinden araştırılmıştır. 
Çalışmanın gerçekleştirilmesinde öncelikle literatürden elde edilen bir deneysel çalışmanın bilgisayar ortamında sonlu eleman modeli oluşturulmuştur. Doğrulaması yapılan deneysel çalışma sadece eğilme yönünden değil kesme yönünden güçlendirilmiş kirişlerin deneysel sonuçlarını da içermektedir. Bilgisayar çalışma zamanını kısaltmak ve analiz hızını arttırmak için simetri özelliğinden faydalanılarak tüm kirişlerin dörtte biri modellenmiştir. Deneysel çalışmanın sonuçları karşılaştırmalı analizlerle doğrulanmıştır. Uygulanan malzeme modelleri ile deneysel sonuçlar ve sonlu eleman model sonuçları arasında iyi bir uyum elde edilmiştir. Parametrik analiz sonuçları betonun basınç dayanımının artması, etriye aralıklarının azalması ve FRP'nin dayanımının artmasıyla yük taşıma kapasitesinin arttığını ancak U-Sargı ankrajlarının etkinliğinin azaldığını göstermiştir. Diğer taraftan yer değiştirme kapasitesinin değişimi FRP'nin dayanımındaki artışla ters orantılıdır. Ayrıca, U-Sargı ankraj genişliğini arttırmanın, yüksekliğini arttırmaktan daha etkili olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Fiber composites made of reinforced polymer have recently gained popularity as an alternative to other traditional materials used in the repair/strengthening of load-bearing structural elements. These composites are remarkable due to their low weight, high tensile strength relative to weight ratio, corrosion resistance, and ease of application in the repair and strengthening of structural elements. Experimenting is a time-consuming and expensive process. Because of today's increasing computer processing timings, structures with many elements or structural elements can be examined under various loading and boundary conditions, and the findings can be safely graphed and assessed in the computer environment.
In this study, using the ABAQUS finite element program, the effect of anchors of different sizes applied using three different polymeric fiber materials in order to prevent end debonding of reinforced concrete beams reinforced with FRP plates against bending was investigated. A total of 279 beam models, end anchored with Carbon, Aramid and Glass Fiber reinforced polymer materials with different height and width values, different concrete strengths and different stirrup step distances, were analyzed with the finite element method. In addition, the accuracy of the analysis results was compared with the results obtained from the analytical methods recommended for similar beams in ISIS and ACI codes. The effect of the strengthening method on reinforced concrete beams has been investigated through many parameters.
In carrying out the study, firstly, a finite element model was created in the computer environment of an experimental study obtained from the literature. The validated experimental study includes experimental results of beams strengthened not only in bending but also in shear. In order to shorten the computer working time and increase the analysis speed, one quarter of all beams were modeled by taking advantage of the symmetry feature. The results of the experimental study were confirmed by comparative analysis. A good agreement was obtained between the experimental results and the finite element model results along with the applied material models. Parametric analysis results showed that as the compressive strength of the concrete increased, the stirrup spacing decreased and the strength of FRP increased, the load-bearing capacity increased, but the effectiveness of U-Wrap anchors decreased. On the other hand, the change in displacement capacity is inversely proportional to the increase in the strength of FRP. Additionally, it has been determined that increasing the width of the U-Wrap anchor is more effective than increasing its height.