Karbon lifler ile güçlendirilmiş kompozit kirişlerin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Finite element analysis of composite beams strengthening with carbon fiber sheets
Yazar: BERNA KARASU
Danışman: DOÇ. DR. BENGİ ARISOY
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, çekme bölgesi karbon lifler ile güçlendirilmiş kompozit kirişlerin davranışları bilgisayar ortamında araştırılmıştır. Analizlerin doğruluğunu kontrol etmek için 1 adet deneysel çalışma da yapılmıştır. Laboratuvarda yapılan deneyden elde edilen sonuçlar ile Sap2000 bilgisayar yazılımı kullanılarak yapılan analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Deney sonuçlarının kabul edilebilir oranda olduğu gözlemlendikten sonra diğer Sap2000 modelleri için laboratuvar çalışmaları yapılmamıştır. Deney elemanı olarak 300 cm uzunluğunda IPE200 çelik profili ve üzerinde genişliği, yüksekliği ve uzunluğu sırasıyla 75 cm, 10 cm ve 300 cm olan tek sıra Q443/335 çelik hasırlı C20 beton kullanılmıştır. Analiz modellerde IPE 200 profilinin alt başlık yüzüne karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) şerit plakası epoksi ile yapıştırılarak çeliğin çekme gerilmesi dayanımı arttırılmıştır. CFRP kullanılarak çekme dayanımı üst mertebeye taşınan elemanların göçme dayanımları, gerilme dayanımları ve yük – deplasman değerleri ölçülmüştür. 
Kompozit kirişte; betonarme plağın, çelik profili eğilmenin basınç bileşenini taşımaktan büyük ölçüde kurtardığı ve betonarme plağın ölü yük olmaktan çıkıp basınca karşı yararlı bir taşıyıcı elemana dönüştüğü gözlemlenmiştir.  Analiz modelinin bilgisayar ortamında farklı beton sınıfları ve CFRP kalınlıkları kullanılarak diğer modelleri hazırlanmıştır. Bu parametrelerin yük-deplasman eğrilerine etkisi incelenmiştir. Literatürde bulunan çalışmalar ile bulunan sonuçlar desteklenmiştir.

Abstract:
In this study, behavior of composite beams strengthened at tension region with carbon fiber reinforced polymer sheets is analyzed using computer aided structural analysis programs (Sap2000, Finite Element Analysis). Structural analysis of the composite beam strengthened with carbon fiber reinforced polymer sheets is also controlled experimentally.  Results contained from both structural analysis and experimental testing are compared, and results are reported.  For experimental study, a 300 cm long composite beam, produced using an IPE200 structural steel beam, 75 cm wide, 10 cm deep concrete deck with 20 MPa concrete strength and Q443/335 steel web, is used. Lower flange (tension region) of IPE200 is strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets to increase tension strength of composite beam. The sample is tested under bending using four-point loading and displacements under load are measured. 
In experimental testing, it is seen that reinforced concrete deck carried most of the compressive component of bending and CFRP strengthening helped increase tension capacity of the steel section of composite beam.  Testing results assured the structural analysis of the composite beam, thus the same analysis may be used for different size and different material strength of composite beams. The literature is also confirmed the results reported in this study.