Fiber takviyeli polimerler ve mühendislik yapılarında kullanım alanları

Abstract

ÖZET Anahtar kelimeler FRP, Fiber, Polimer, Kompozit,Tamir, Onanm/Takviye, Güçlendirme Bu yüksek lisans tezi çalışmasında Fiber Takviyeli Polimerlerin, yapı malzemeleri içindeki yeri, karakteristik özellikleri, mühendislik yapılarında kullanım alanları, uygulama metodlan ve hesap yöntemleri araştırılarak ortaya konmuştur. Kompozit malzemeler insanlık tarihi boyunca çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmıştır. Kompozitler, bir malzeme sistemidir. Bu terim, birbiriyle uyum sağlayacak ara yüzeye sahip iki veya daha fazla farklı malzemenin fiziksel olarak karıştırılması suretiyle elde edilen ve başlangıçtaki malzemelerden daha iyi özelliklere sahip olan kombinasyonlardan herhangi birine denir. FRP'ler malzeme sımflandırmasmda "Lifli KonçozJtler*' grubuna girerler. FRP'ler, hammaddesi Cam, Karbon, Aramid, Polyester ve buna benzer olan yüksek mukavemetli liflerin (fiberler), çoğunlukla epoksi türü olan bir reçine matrisi içerisine sokulmasıyla imal edilirler.Bu kombinasyonda fiberler iskelete, reçine matrisi ise koruyucu ve bağlayıcı bir vücuda benzetilebilir. Fiberler aniztropik malzemeler oldukları için tek yönde yüksek mukavemet gösterirler, fakat farklı yönlerde dokunurlarsa değişik yönlerde de mukavemet gösterebilirler. Reçineler ise hem fiberleri birbirine, hem de FRP kombinasyonunu uygulanacağı yüzeye bağlarlar. FRP'lerin çeşitli sektörlerde (otomotiv, uzay, denizcilik, havacılık) 50 yüı aşkın servis tecrübesiyle karakteristik özellikleri nispeten belirlenmiştir. Son 10 yıldır inşaat Mühendisliği alanında da geçerli olduğu ispatlanmış ve yapılan testlerde, bilhassa yapıların onarım ve güçlendirmesi için ideal olduğu ortaya konmuştur. FRP'lerin betonarmeden farklı olarak çok çeşitli fiberler ve çok çeşitli bağlayıcıların farklı kombinasyonlarından meydana gelmesi, standardizasyonunu zorlaştırmaktadır..Köprü Tahliyesi,' Izgara Döşeme Sistemleri, Beton Donatısı gibi başlı basma bir konstrüksiyon malzemesi olarak kullanılan FRP'ler, bilhassa onarım ve güçlendirme işlerinde, hafifliği, uygulama kolaylığı, korozyona ve çevrenin zararlı etkilerine dayanıldı olması sebebiyle tercih edilmektedir. Yapılarda meydana gelen hasarlar incelenerek gereken güçlendirme projeleri yapılır, beton ve çeliğin kullanışlı olmadığı yerlerde uygun ise alternatif bir malzeme olarak FRP'ler kullanılabilir.FRP'leri beton ve çelikten sonra alternatif olarak düşünmemize sebep, fiyatmm pahalı olmasıdır. Fakat maliyet hesaplamalanndaki yeni yaklaşımlar, FRP'lerin bazı yerlerde daha ucuz olduğunu ortaya koymaktadır. FRP'ler onarım ve güçlendirme işlerinde kumaş veya fabrikasyon şekilde üretilen laminatlar halinde, dıştan yapıştırmak suretiyle kullamlniar.Bu malzemelerde dikkat edilecek en önemli husus, yüzey haztrlığmın çok iyi bir şekilde yapılmasıdır. Son yıllarda bilhassa Amerika'da FRP'lerle ilgili yapılan testler, malzemelerin karakteristik özelliklerinin, avantaj ve dezavantajlarının, hesap esaslarının, uygulamada dikkat edilmesi gereken hususların belirlenmesine katkıda bulunmuştur. ix

Keywords FRP, Fiber, Polymer, Composite, Repair, Rehabilitatior^Strenghthen^Retrofit In this study of High Licence, FRP' s place in the construction materials, FRP's caracteristic properties, application fields in the engineering structures, application methods and design ways has been researched. The composites has been commonly used in several fields for years through history of mankind. The term "composite" can be applied to any combination of two or more separate materials having an identifiable interface between them, most often with an interphase region such as a surface treatment used on selected constituents to improve adhesion of that component to the polymer matrix. FRP consists of strong fibers (Aramid, Glass, Carbon, PVA) impregnated with a thermoset (thermoplastic) resin. In this combination, fibers are like skeleton and resin matrix is like a body which cover them and attach them each other. FRP is used in high value added applications like aerospace, automotive, sports. Some of the properties of these materials that make them attractive to the construction industry are their high stregth, low weight, resistance to corrosion, and high fatigue strength. FRP is used as structural-alone material or reinforcement to concrete. Fiber reinforced plastics offer an excellent alternative to steel reinforcing because öf the high tensile capacity, non-corrosive nature, and lighter weight. Altough their short coming is their lack of ductility this can often be compensated for by microcracking in the concrete and their higher tensile capacity, which provide for some stress redistribution. The nature of composite materials offer many advantages over traditional materials. One such instance is in a corrosive environment, composite materials would be an excellent substitute for steel used ac concrete reinforcement. Needs and opportunities for FRP products are in new construction as well as in the strenghtening/repair of structural and non-structural members for building and civil infrastructure. As of today, bonded and unbounded external FRP reinforcement offers a feasible solution from engineering and economics viewpoints. The most important barriers to implementation are the lack of product spesifications, and design and contruction guidelines. x