Betonarme yapı elemanlarının çelik lamalarla güçlendirilmesi ve birleştirilmesi; deneysel inceleme

Yapıların projelendirilmesi, uygulanması ve kıülanılrnasında yapılan bir takım hatalar ve/veya verilen yanlış kararlar, deprem gibi doğal afetler zaman zaman betonarme yapıya müdahale ve değişiklikler gerelctirmektedir. Betonarme taşıyıcı sistemde yapılan bu tür değişiklik ve eklemeler yeri ve amacına göre onarım, güçlendirme ve iyileştirme gibi adlar almaktadır. Betonarme yapılarda, çeşitli nedenlerle yapılacak taşıyıcı sistem değişikliklerinde kullanılabilecek en etkili- verimli uygulamalardan biri, çelik lamaların epoksi reçinesi ile betonarme elemanın dış yüzeylerine yapıştırılması yöntemidir. Çalışmanın amacı, betonarme elemanlara çelik lamaları dış yüzeylerinden epoksi ile yapıştırarak taşıma gücünü artırmayı sağlayan bir güçlendirme yönteminin niteliklerini kaynak alıp, olumsuz noktaları da kontrol altında tutarak üretilen güçlendirme modeUerinin etkinliğini, kullanılan malzemelerin performansları açısından, deneysel olarak ortaya koymaktır. Bu uygulamalarda epoksi reçmesinin, betonarme yüzey ve çelik plaka arasında oluşturduğu aderansı yüksek ve dış etkilerden oldukça az etkilenen bağlayıcılık özelliği belirleyici olmaktadır. Bu bağın üç ana öğesi başta epoksi reçinesi olmak üzere çelik ve betonarme elemandır. Bu kapsamda gerçekleştirilen deneyler sunulmuş ve sonuçları değerlendirilmiştir. Bu çalışma beş bölümden oluşmuştur. Bölüm l'de, yapılan çalışmanın amaç ve kapsamının açıklanmasına bağlı olarak temel kavram ve güncel bilgiler sunulmuştur. Bu bölümde Genel anlamda güçlendirme, onarım ve yenileme kavramları,. Taşıyıcı sistemde yapılacak zorunlu güçlendirme / onarım uygulamalannm ülkemiz için önemi, olası sebepleri ve sağladığı faydalar,. Genel olarak taşıyıcı sistemde yapıştırılmış birleşim ve çelik lama kuUanımının olumlu ve olumsuz yönlerinin değerlendirilmesi, ele alınmıştır. Literatür taramasından sağlanan veriler doğrultusunda, konu ile ilgili çalışmalar tanıtılmış ve bu çalışmanın içeriği ile benzer ve farklı yönleri ortaya konuluştur. Bu çalışmalarda çelik lamalar ve alternatif malzemelerin epoksi reçinesi veya alternatif bağ oluşturma teknikleri kullanılarak uygulanan betonarme güçlendirme ve onarım metotlarının performansları ve hesap4ahmin formülleri, genellikle karşılaştırmalı deneysel çalışmaların sonuçlarına bağlı olarak açıklanmaktadır. Bölüm 2' de, hizmet halindeki betonarme yapıların güçlendirme ve onarım metotları genel olarak smıflanduılmış ve çelik lamanın epoksi reçinesi ile oluşturduğu yapıştırmak birleşime dayanan güçlendirme metodunun bu kapsamdaki yeri belirlenmiştir. Bölüm 3 'de, konu ile ilgili metodun uygulama işlemleri ve kapsamındaki malzeme gkdüerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri, uygulanma kriterleri, diğer malzemelerle etkileşimleri anlatılmıştır. Bölümün sonunda, ortaya konulan verilere dayanılarak, bu çalışmada sonuca ulaşma doğrultusunda oluşturulan yöntem açıklanmıştır. Yapılan deneyler aşağıda belirtilen iki ana gurupta planlanmıştır:. İH standart betonarme elemanın, epoksi reçinesi ile yapıştırılan, değişik şekillerdeki çelik lamalar ile birleştirihnesi-eklenmesi sonucu elde edilen yeni kolon-kiriş düzeninin, özel bir deney düzeneğinde incelenmesi,. Aynı şekilde iki standart betonarme elemanın, epoksi reçinesi ile yapıştırılan, değişik şekillerdeki çelik lamalar ile bMeştirilmesinden üretilen kirişin, aynı boyut ve taşıma gücü değerindeki tek parça kiriş ile karşılaştırılıp deneysel olarak karşılaştırmalı sonuçların sunulması. Bölüm 4'de, deneysel çalışma programı açıklanmıştır. Bu program doğrultusunda kullanılacak deney örnekleri, deney cihazları ve parametreleri, referans çalışmalar ve standartlara bağlı olarak belMenrmştir. Deneysel çalışmalar ön ve ana deneyler olmak üzere iki aşamada yapılmıştır. Ön deneyler aşamasında farklı boyut, şekil ve işlem parametreleri denenmiş ve elde edilmek istenen veriler doğrultusunda ana deney modelleri planlanmıştır. Ana deneyler için, çelik lamaların epoksi reçinesi yapıştırılması ile iki betonarme eleman, 3 farklı çerçeve köşesi ve 4 farklı kiriş modeli oluşturmak üzere bMeştMlmişlerdir. Deney modelleri üretiminde, çelik lama boyut, miktar ve yerleşim bölgeleri, yapışan tarafların yüzey koşulları değişken, betonarme elemanın taşıma gücü ise sabit değer olarak kabul edilmiştir. Bu kapsamda her bir guruptaki birleştirilmiş deney modeUerinin taşıma güçleri, çatlak oluşumları, yük altındaki davranışları açısından birbirleriyle ve mukayese amaçlı üretilen tek parça çerçeve köşesi ve kiriş modelleri ile karşılaştırmaları yapılarak sonuçlar sunulmuştur. Beşinci ve son bölümde ise, elde edilen deney sonuçlan grafik ve şekil anlatımları ile ifade edilerek yorumlanmış, çalışmanın genel olarak değerlendirmesi yapılmıştır. Konunun araştırılmasından ve deneysel çalışmalardan elde edilen sayısal ve gözleme dayalı verilerin yorumlanmasma bağlı olarak, çalışmanın sonuçlan aşağıda maddeler halinde sunulmuştur:. Çelik lamalar kullanılarak betonarme elemanlarda ek ve güçlendirmeye yönelik çalışmaların esaslan ve özellikleri incelenmiş, konuya yönelik geniş bir kaynak taraması yapılmıştır.. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen deneylerdeki bağlantılar, çelik lamalarla oluşturulacak güçlendirmelerin, bu tür durumlarda verimli bir şekilde kullanılabileceğini doğrulamaktadır.. Yapılan deneylerde birleşim elemanı olarak, ülkemizde temin kolaylığı nedeniyle çelik lamalar seçilmiş ve bunların etkinliği araştırılmıştır. Kaynak taramasında da belirtildiği üzere benzer uygulamalar, elyaf türü malzemeler içeren elemanlarla da yapılmaktadır; bu doğrultudaki deneyler başka bir çalışmanın konusu olabilir.. Bu arada deney düzeneği gereği seçilen yükleme durumlarına bağlı olarak oluşan çekme bölgeleri çelik lamalarla güçlendirilmiştir. Deprem etkisi benzeri tersinir yük durumlarında seçilen yapıştırma bölgelerinin karşıtlarına / karşı taraflannada lama yapıştırılması gereği açıktır.. İki tür betonarme deney örneğinin, epoksi reçinesi ile yapıştınlmış çelik lamalarla birleştirilmesi ile üretilen ideal kiriş ve çerçeve köşesi modelleri, yük altında yüksek oranda kompozit davranış göstermişler, eğilme ve çekme mukaveet değerlerinde belirgin artış kaydedilmiştir.. Esnek epoksi sistemi sayesinde yapışkan tabaka, göçme mekanizmasının son adımına kadar çatlamıştır. Bu özelliği, hem beton ile çelik arasında gerilme transferi sağlayarak sistemin göçmesini geciktirir, hem de kompozit sistemin yapısall direncine katkı sağlar. Uygun epoksi sistemi kullanılarak ve önerilen işlem kriterlerine bağlı kalarak yapılan her uygulamada potansiyel göçme davranışı kesinlikle yapışkan tabakadan başlamamaktadır. Göçme mekanizması büyük oranda paspayı bölgesinin mukaveetine ve donatı çeliği ile var olan aderans seviyesine bağlıdır. Paspayı bölgesinin ayrılmasını geciktirmek için daha fazla sayıda ve daha büyük boyutlu, çift yönlü çelik lama kullamlması bir çözüm olarak düşünülebilir. Gerilme yığılmasının meydana geldiği paspayı bölgesindeki beton kısımların çıkarılıp yüksek mukaveetli tamir harcı ile dolgu yapılması da taşıma gücünün artması ve daha estetik bir görünüm için katkı sağlamakla beraber maliyeti yükseltmektedir. Çalışma kapsamında, seçilen bağlantı türü ve malzemelerinin salanca ve kısıtlamaları da ayrıntılı biçimde değerlendmlmiştir; böylesi uygulamalarda bu hususların göz önünde tatulması gereği açıktır. Diğer taraftan bu tür çalışmaların bu konunun uzmanı deneyimli elemanlar ve ekipler tarafından yürütülmesi zorunludur. Uygulanan bağlama - yapıştırma sisteminin kriterlerine bağlı kalınarak, taşıyıcılık bütünlüğünü kontrol altında tutabilir, diğer bir deyişle, aynı malzemelerle aynı mukaveet ve boyuttaki betonarme elemanları, aynı işlem dizisi uygulanan bu teknik ile aynı performans ve sonuç elde edilebilir. Bu durum aynı zamanda her yükleme seviyesinde basit mühendislik kuralları için veri oluşturabilir. Sonuç olarak bu yöntem; kriterlerine bağlı kalındığında betonarme taşıyıcı sistemin güçlendirme ve birleştirme uygulamaları için basit malzeme, işlem ve ekipmanlar ile uygulanabilen yeterli, etkili ve ekonomik bir seçenektir.