CFRP ile kesmeye karşı güçlendirilmiş betonarme kirişlerin sonlu elemanlar yöntemiyle doğrusal olmayan analizi
Non lineer finite element analysis of RC beam strengthened with CFRP against shear
Yazar: NALAN BULUT
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme kiriş = Reinforced concrete beam ; Güçlendirme = Strengthening ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Karbon polimer elyaflar (CFRP) kullanılarak betonarme elemanların güçlendirilmesi ve onarımı, günümüzde birçok deneysel araştırmanın odağı olmuş ve yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. CFRP malzemesi özellikle kirişlerin güçlendirilmesinde yoğun olarak kullanılmıştır. Kirişlerin risk oluşturan ve tasarım aşamasında özellikle kaçınılan göçme modlarında biri olan kesme kırılmasına karşı yaygın bir kullanım alanı bulan CFRP ile güçlendirme uygulamaları üzerine oldukça fazla sayıda deneysel çalışma yürütülmüştür. Ancak deneysel çalışmaların fazla mali kaynak ve özellikle laboratuar alt yapısı gerektirdiği bir gerçektir. Her türlü parametrenin incelendiği kapsamlı deneysel çalışmaların yürütülmesi için hem çok fazla zaman hem de çok fazla mali kaynak gerektiği unutulmamalıdır. Bu nedenle deneysel sonuçlar kullanılarak doğrulanmış bir sonlu eleman modellemesi ile deneylerin bilgisayar ortamında simülasyonunun yapılmasıyla deneyi yapılmamış parametrelerin incelenebileceği ve genelleştirilmiş sonuçlara ulaşılabilmesi için gerekli olan verinin artırılabileceği düşünülmüştür. Bu amaçla daha önceden yürütülmüş deneysel bir çalışmanın sonuçları kullanılarak CFRP ile güçlendirilmiş kesme dayanımı yetersiz ?T? kesitli betonarme kirişlerin ANSYS sonlu eleman programı kullanılarak modellenmesi yapılmıştır. Öncelikle deneyleri yapılmış olan betonarme kirişlerin sonlu eleman modelleri yapılarak deneysel sonuçlara uygun sonuçlar elde edilip edilmediği incelenmiş ve sonlu eleman modelinin doğrulanması yapılmıştır. Daha sonra optimum CFRP şerit aralığının belirlenmesine yönelik deneyi yapılmamış analizler yapılarak seçilen parametreye yönelik sonuçların arttırılması amaçlanmıştır. ACI 440 Comittee Report'da CFRP şerit aralığı için önerilen denklemin sonlu eleman sonuçları ile uyumu araştırılmış ve tasarımcılara fikir verebilecek bir sonuca ulaşılmıştır.

Abstract:
Strengthening and retrofitting of reinforced concrete (RC) members by using carbon fiber reinforced polymer (CFRP) is a widely used technique and became the focal point of many experimental studies. CFRP material is frequently used especially for the strengthening of the beams. Many experimental studies performed on beam strengthening with application of CFRP that is used against shear cracks commonly. Shear failure is one of the failure modes especially avoided at the design stage. However, experimental studies require more financial resources and especially laboratory facilities. More financial resources and time is needed in order to carry out the comprehensive experimental studies at which every kind of parameters are investigated. For these reasons, the amount of data that is required for reaching generalized results and investigate parameters that are not tested, a confirmed finite element model by using experimental results can be used. For this purpose, previous experimental study results are used at which ?T? cross-sectioned RC beams with insufficient shear strength is strengthened with CFRP. The same specimens are modeled by using ANSYS finite element program. Firstly, finite element modeling of the tested RC beams performed and then the results are investigated whether the obtained results are complying with the experimental results or not. As a result, the finite element model is verified. Later, analyses of the cases at which no test results are available are done by using the verified model. For example, these new analyses can be used for determining the optimum CFRP strip spacing. The aim is to increase the data for the selected parameter. As a final step, the CFRP strip spacing that is calculated by using equation proposed in ACI 440 Committee Report is compared with the finite element model results. Finite element model results are obtained such an accuracy that can be used to give an idea to the designers.