Betonarme kirişlerin kesmeye karşı farklı sarım yöntemi kullanarak BFRP ile güçlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, kesme kapasitesi yetersiz betonarme kirişlerin Bazalt Elyaf Takviyeli Polimer (BFRP) kompozit kullanılarak açılı şerit yöntemi ile güçlendirmesi üzerine deneysel çalışma ve sonuçların mevcut hesap yöntemleri ile karşılaştırmalı analizleri yapılmıştır. Dikdörtgen kesitli kirişler 150×250 mm kesitinde ve 2000 mm boyunda laboratuvar ortamında üretilmiştir. Kirişlerde C16 kalitesinde beton ve S420 sınıfında çelik donatı kullanılmıştır. Üretilen betonarme kirişlerde eğilme taşıma yükü bakımından yeterli kapasitede olacak şekilde olup kirişin bir tarafı kesme taşıma gücü yetersiz diğer tarafı kesme taşıma gücü yeterli olarak tasarlanmıştır. BFRP kompozit şeritler kirişlerin kesme taşıma gücü yetersiz olan tarafına 45° açıyla U şerit, 45° açıyla U şerit ile iki yatay başlık şerit, 45° açıyla tam sarım şerit, tam sarım ve yan sarım güçlendirme şekillerinde mantolanıp epoksi reçine ile yapıştırma işlemi yapılmıştır. Güçlendirilen kiriş numuneleri ve kontrol kiriş numuneleri sabit hızlı yükleme ile dört noktalı eğilme deneyi ile test edilmiştir. Kiriş numunelerin ortalama kesme dayanımları, sehim kapasiteleri, kiriş yüzeyinde oluşan kesme çatlak açıklığı değerleri ve kesme deformasyonları incelenmiştir. Ayrıca deney sonuçları Chen-Teng modeli, Khalifa-Nanni modeli, ACI 440.2R ve Fib-TG 9.3 yönetmeliklerindeki mevcut FRP ile kesme dayanımın hesap yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, dıştan yapıştırılmış BFRP kompozitlerin, betonarme kirişlerin kesme güçlendirmesinde etkili olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, incelenen çeşitli sarım yöntemleri arasında en verimli sonuçlar, tam sarım kumaş ve 45° açıyla tam sarım şerit yöntemleri ile elde edilmiştir. BFRP kompozitler ile güçlendirilen kiriş numunelerin kontrol kirişlerine kıyasla kesme kapasitelerinde %61 ila %113 arasında iyileşme olmuştur. BFRP kompozitin, betonarme kirişlerin kesme kapasitesine ek kesme katkısını hesaplamak için literatürde bulunan dört tahmin modeli deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve Fib-TG 9.3 yöntemi ile daha yakın sonuçlar elde edilmiştir.

In this study, the experimental study and comparative analysis were performed on the results of the deficient shear strength RC beams strengthened with basalt fiber reinforced polymer composites by using strip winding method with different orientation angle. 150×250 mm rectangular cross section RC beams with 2000 mm long were produced in laboratory environment. S420 reinforcement steel and C16 concrete class were used in the RC beams. RC beams were Designed to have one side of the beam with a deficient shear capacity and the other side were designed to have sufficient capacity, also, all beams were designed to have sufficient capacity in terms of bending load capacity. BFRP were used for strengthening the insufficient shear capacity side of RC beams by using epoxy resin in various bonding reinforcement schemes such as 45° U strips, 45° U strips along with two horizontal strips, 45° completely warped stirps, 90° completely warped continues sheets and side bonding continues sheets. BFRP strengthened RC beams and the control beam specimens were tested in the laboratory by 4-point bending experiment with constant rate of loading. The average shear capacities, shear deformation, deflection capacities and shear crack width values on the beam surface of all beam specimens were examined. In addition, the experimental shear strengthening results were compared with Chen and Teng model, Khalifa and Nanni model, ACI 440.2 R and FIB-TG 9.3 guidelines. Tests showed that the externally adhesive bonded flexible BFRP composites are effective in strengthening RC beams in shear. In addition, the most efficient results among the various strengthening techniques examined were obtained with completely wrapped sheets and 45° completely wrapped strips. Also, there was an improvement in shear capacity between 61% to 113% in all RC beam samples reinforced with BFRP composites when they were compared to the control beams. Four prediction models available in literature for predicting the shear contribution of BFRP composites to the shear capacity of BRFP strengthened beams were used to compare it with the experimental results and it showed that close results were obtained with Fib-TG 9.3 model.