Eksantrik yük etkisi altında karbon fiber polimer sargılı betonarme kolonların davranışlarının incelenmesi
Investigation of the behavior of carbon fiber polymer wrapped reinforced concrete columns under eccentric load effect
Yazar: DUYGU ERTÜRKMEN
Danışman: PROF. DR. CENGİZ DÜNDAR
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Yapısal uygulamalarda, yüksek dayanımlı betonarme kolonların kullanımı giderek artmaktadır. Bilindiği gibi, yüksek dayanımlı betonarme kolonlar yük etkisinde gevrek davranış sergilemektedir. Bu nedenle bu tarz kolonlara, yük etkisi altında daha sünek davranabilmeleri için çelik lifler ilave edilmektedir. Buna ek olarak, bu kolonlar dayanımlarının arttırılabilmesi için de karbon lifli polimer (CFRP) malzeme ile sarılabilmektedirler. Bu çalışmada, karbon lifli polimer sargılı, yüksek dayanımlı, çelik lifli ve lifsiz, narin betonarme kolonların deneysel ve analitik davranışları incelenmektedir. Yapılan deneyler sırasında kullanılan betonun basınç dayanımının, uygulanan eksantrisite değerinin, çelik lif varlığının ve CFRP sargısının kolon davranışına olan etkileri araştırılmıştır. Deneyler sonucunda elemanların dayanımı, yük-deplasman ilişkileri ve kırılma biçimleri gözlenmiştir. CFRP sargısının kolonların dayanım, süneklik ve sargı kapasitesini arttırdığı belirlenmiştir. İki eksenli eğilme ve eksenel basınç altındaki CFRP sargılı, narin betonarme kolonların analizi için liteatürde mevcut bulunan sayısal bir hesap yöntemi kullanılmıştır. Analizlerde betonun basınç dayanımı, donatının akma dayanımı, CFRP kumaşının mekanik özellikleri ve kolonun geometrik özellikleri kolonun davranışını belirlemek için kullanılmıştır. Yapılan analizlerden elde edilen sonuçlar ile deneysel sonuçlar arasında iyi bir uyum olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
High strength reinforced concrete columns have been increasingly used in structural applications. It is known that these columns exhibit brittle behavior under applied loads. Therefore, steel fibers can be added into the core concrete to improve the ductility and deformability of these columns. In addition, high strength reinforced concrete columns can be wrapped with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) materials for additional strengthening. In this work, experimental and analytical studies on CFRP confined plain and steel fiber slender high strength columns have been presented. The experimental strength capacities, load-deflection relations and failure modes of the column specimens have been observed. The effects of the parameters of concrete compressive strength, load eccentricity, steel fibers, and carbon fiber polymer material on the structural behavior of high strength reinforced concrete columns have been examined. The experimental study revealed that the CFRP material is significantly effective on reinforced concrete columns with respect to strength, ductility and confinement. In addition, a numerical procedure is presented for the analysis of slender reinforced concrete columns confined with CFRP sheets subjected to combined axial load and biaxial bending. These columns have been analyzed using geometric features and experimental parameters of concrete compressive strength, steel yield strength and CFRP material properties to predict the column structural behavior. It was observed that the analysis results and the experimental results showed good agreement in this study.