l-kesitli çelik-betonarme kompozit kirişlerin HM-CFRP ile onarım ve güçlendirilmesine yönelik metot geliştirilmesi

Abstract

Çelik köprülerde, korozyondan dolayı kesit kaybına uğrayan veya artan trafik yüklerinden dolayı mevcut kesitleri yetersiz kalan sistemlerde, çözüm olarak kiriĢin yenisiyle değiĢtirilmesi veya güçlendirilmesi seçenekleri söz konusudur. KiriĢin yenisiyle değiĢtirilmesi, trafik akıĢını uzunca bir süre aksatması ve ekonomik olmaması dolayısıyla, güçlendirilmesine karĢı dezavantajlıdır. Fiber Takviyeli Polimer (FRP) malzemelerinin korozyona dayanıklı olması, ince ve hafif olması, sistemin ağırlığını fazla artırmaması, yorulmamın sebep olduğu çatlakları önlemesi gibi nedenlerden dolayı, güçlendirmede tercih edilmektedir. Çeliğin dayanıklı bir malzeme olmasından dolayı, güçlendirilmesinde kullanılacak FRP malzemesinin de yüksek dayanıma sahip olması gerekmektedir. Son yıllarda üretilen Yüksek Modüllü Karbon Takviyeli Polimer (HM-CFRP)‟in çelik kiriĢlerin güçlendirilmesinde iyi bir performans göstereceği düĢünülmektedir. Bu çalıĢmanın amacı; çelik kiriĢlerin HM-CFRP ile güçlendirilmesi ile rijitlikte ve dayanımda mukavemet kazanmasını sağlamak, güçlendirilecek kiriĢte istenilen dayanım artıĢı için gerekli HM-CFRP miktarını bulmak ve çelik kesit ile HM-CFRP‟nin birlikte çalıĢmasını sağlamak için gerekli faydalı bağlanma boyunu belirlemektir. Bunun için, belirli sayıda kiriĢ üzerinde yükleme deneyleri yapılmıĢ ve kiriĢlerin yüklemeler altındaki davranıĢları incelenmiĢtir. KiriĢlerin ABAQUS sonlu elemanlar programı ile numerik modelleri yapılarak bilgisayar çözümleri, deney sonuçlarıyla yeter yakınlıkta olacak Ģekilde doğrulanmıĢtır. Doğrulanan numerik modelleme ile değiĢik boyutlardaki kiriĢlerle çözüm yapılarak gerekli veriler elde edilmiĢtir.

There are two options to solve problems of steel bridges, which are suffering from loss in cross section due to corrosion or those whose cross sections are insufficient as a result of increasing traffic loadings: either to change the beam with a new one or to strengthen the beam. To change the beam is disadvantageous for strengthening as it blocks the traffic flow for a long time and it is uneconomical. Fiber Reinforced Polymer(FRP) materials are preferred in strengthening processes as these materials are resistive against corrosion, thin and light, i.e., they do not cause a significant increase in the weight of the system, and good for preventing the fatigue cracks. As the steel has high strength, FRP material used for strengthening should also have high strength. It is thought that High Modulus Carbon Fiber Reinforced Polymer (HM-CRFP) produced in recent years shows a high performance in strengthening of steel beams. The aim of this study is to increase the rigidity, durability and strength of steel beams by strengthening them with HM-CFRP, to find the correct amount of HM-CFRP to have the required increase in durability of beam, and to determine the useful length of connection in order to achieve a good working condition for HM-CFRP with steel cross section. For this purpose, loading studies were performed on a number of beams and the behaviors of those beams under loading conditions were investigated. The numeric models of beams were made by ABAQUS finite element program and the solutions were verified by experimental results in close proximity. The necessary data were obtained by using the verified numeric model and having many numbers of solutions for beams of different sizes.