BETONARME KİRİŞLERİN DIŞTAN YAPIŞTIRILAN ÇELİK LEVHALARLA KESMEYE KARŞI GÜÇLENDİRİLMESİ Sinn ALTIN 1, Özgür ANIL 2, M. Emin KARA 3 1 İnşt Müh. Böl. Prof. Dr., Gzi Üniversitesi, Mltepe, Ankr, Türkiye, 06570 2 İnşt Müh. Böl. Öğr. Gör. Dr., Gzi Üniversitesi, Mltepe, Ankr, Türkiye, 06570 3 İnşt Müh. Böl. Arş. Gör., Gzi Üniversitesi, Mltepe, Ankr, Türkiye, 06570 ÖZET Betonrme kirişlerin kesmeye krşı güçlendirilmesi ve onrımı için bir çok yöntem geliştirilmiştir. Elemn dışındn çelik levh ypıştırılrk güçlendirme son yıllrın rştırm konulrı içerisinde yer lrk, uluslrrsı bşrı kznmıştır. Bu çlışm yetersiz kesme dynımın ship betonrme kirişlere çelik levh ypıştırılrk kesmeye krşı güçlendirilmesini konu ln deney sonuçlrını sunmktdır. Düzenlenen deney progrmınd 11 det kiriş elemnı test edilmiştir. Kirişlerde sünek eğilme dvrnışını elde etmek mcıyl çeşitli levh düzenlemeleri uygulnmıştır. Bütün çelik levh düzenlemelerinde oldukç sünek eğilme dvrnışının gelişmesi sğlnbilmiştir. Kesme çıklığı boyunc çelik levh ypıştırılrk güçlendirilen tüm kirişlerde kesme dynımı rtmış, süneklik gelişmiş ve elemnlr eğilme kırılmsı şeklinde göçmüştür. Epoxy kullnılrk dıştn ypıştırıln çelik levhlr ile kesmeye krşı güçlendirilen kirişlerin kesme kuvveti kpsitelerinin hesplnbilmesi için nlitik bir eşitlik kullnılmış ve deney sonuçlrı ile uyum gösterdiği görülmüştür. Anhtr Kelimeler : Betonrme, Kiriş, Güçlendirme, Kesme, Epoksi, Çelik Levh 1 Tel : 0312 231 74 00/2248, Fx: 231 92 23, E mil: sltin@gzi.edu.tr 2 Tel : 0312 231 74 00/2215, Fx: 231 92 23, E mil: onil@gzi.edu.tr 3 Tel : 0312 231 74 00/2223, Fx: 231 92 23,
GİRİŞ Tşıyıcı sistemi betonrme çerçevelerden oluşn birçok betonrme ypı çeşitli nedenlerden kynklnn çok önemli kesme problemleri ile krşı krşıydır. Genelde bu ypılrın kirişlerinde moment kpsiteleri yeterli olmsın krşın kesme dynımındki yetersizlik elemn dvrnışını gevrek kesme kırılmsın yönlendirmektedir. Bu d ypının enerji tüketim meknizmlrının sğlıklı bir şekilde işlevini yerine getirmesini önlemektedir. Bu gibi kesme dynımı yetersiz betonrme kirişlerin güçlendirilmesi mcıyl çeşitli teknikler geliştirilmiş olup uygulmd kullnılmktdır. Yetersiz kesme dontılı betonrme kirişlerin güçlendirilmesi mcıyl ypıln rştırmlrd kullnıln mlzemeler iki lt bşlıkt toplnbilir. Mlzemelerden birinci krbon fiber (CFRP) ve ikincisi ise çeliktir. Son yıllrd çelik levhlrın elemn dışındn güçlü kimysllrl ypıştırılrk kirişlerin güçlendirilmesi yöntemi popüler rştırm konulrı içerisinde yer lmktdır. Bu metodl güçlendirmenin uygulmdki kolylığı ve ekonomik mliyetinin krbon fiber (CFRP) mlzemesine göre çok dh düşük olmsı gözönünde bulundurulduğund yöntem çok czip görünmektedir. Anck yöntemin etkinliği güçlendirilecek elemnın mevcut durumu ile ykındn ilgilidir. Dolyısıyl bu tür güçlendirmenin hngi şrtlr ltınd ve hngi düzeyde performns sergilediğinin belirlenmesi için konu ile ilgili dh fzl rştırmy gereksinim duyulmktdır. Ypıln rştırmlrd kesme çıklığı boyunc epoxy kullnılrk ypıştırıln çelik levhlrın betonrme kirişlerin kesme dynımı, rijitliği, enerji tüketimi ve göçme biçimi üzerindeki etkileri incelenmiştir [1-8]. Elde edilen deneysel veriler kullnılrk çelik levhlrın ypıştırılmsıyl kompozit bir kesit durumun gelen betonrme kesitlerin kesme kpsitelerinin hesplnmsın yönelik nlitik yklşımlr geliştirilmeye çlışılmıştır [2, 7, 8]. Kesmeye krşı güçlendirmede kullnıln krbon fiber (CFRP) mlzemesinin betonrme kirişlerin dvrnış ve kesme kpsitesi üzerindeki etkilerinin incelendiği çlışmlr bu konud inceleme ypmk isteyen rştırmcılr için kynk listesinde sunulmuştur [9-12].
Bu çlışmd, kesme dynımı yetersiz betonrme kirişlerin elemn dışındn çeşitli türlerde düzenlenen çelik levhlr ypıştırılrk güçlendirilmesi için ypıln lbortuvr çlışmlrının sonuçlrı sunulmuştur. Kesmeye krşı güçlendirilen kirişlerin dvrnışlrı ve göçme meknizmlrı dikktli bir şekilde gözlenmiştir. Güçlendirme yönteminde kullnıln çelik levh türlerinin ve düzenlemelerinin elemnın genel dvrnışın, dynımın ve sünekliğine etkileri incelenmiştir. Kesmeye krşı güçlendirme mcıyl elemn dışındn ypıştırıln çelik levhlrın rlıklrı, levh şekilleri, epoxy ypıştırm yüzey lnı, montj kolylığı sğlyck levh yerleşim düzeninin geliştirilmesi gibi bir çok değişik prmetre ypıln deneysel çlışm ile incelenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlr litertürde ypıln dh önceki çlışmlrdn [7] yrrlnılrk epoxy ile çelik levh ypıştırıln betonrme kirişlerin kesme kpsitelerinin hesplnmsın yönelik nlitik bir yöntemle krşılştırılmıştır. DENEYSEL ÇALIŞMA Deney Elemnlrı Deney progrmınd toplm 11 det kiriş elemnı test edilmiştir. Deney elemnlrının geometrik özellikleri ve dontı şemlrı Şekil 1 de verilmiştir. Tüm deney elemnlrı denge ltı dontılı olup T-kesitli olrk tsrlnmıştır. Deney elemnlrınd mesnetler rsındki çıklık 3800 mm olup hepsinin kesit geometrileri ve boyun dontılrı ynıdır. Deney elemnlrının güçlendirilmesinde iki n tür çelik levh düzenlemesi kullnılmıştır. ) çelik lmlrl güçlendirme b) Kesme çıklığı boyunc çelik levh ypıştırılrk güçlendirme. Çelik levhlr deney elemnlrının kesme çıklıklrın ypıştırılmıştır. Güçlendirme Tekniği Güçlendirme tekniği olrk epoxy ile çelik levhlrın kiriş yn yüzeylerine ypıştırılmsınd uygulnn dımlr bu kısımd özetlenecektir. İlk olrk kirişlerin
kesme çıklığı boyunc yn yüzleri iyice pürüzlendirilip greglr orty çıkrılmıştır. Ayrıc çelik levhlrın ypışm yüzeyleri de dikktlice temizlenmiş ve iyi bir ypışm için pürüzlendirilmiştir. Ardındn kiriş yn yüzeyleri ile çelik levhlr bsınçlı hv püskürtülerek temizlenmiş, toz ve tıklrdn tmmen rındırılmıştır. Tüm elemnlrd iyi bir ypışmnın sğlnbilmesi için ürün ktloğundki uygulm esslrı gerçekleştirilmiştir. Epoxy uygulmsındn önce lbortuvrın sıcklık ve nemi, elemnın yüzey sıcklığı ve nemi ölçülerek yoğuşm noktsı belirlenmiştir. Yoğuşm değerinin ISO 8502-4 şrtnmesinde belirtilen sınırlr içinde klmsı hlinde ypıştırm işlemine bşlnmıştır. Kiriş yn yüzeylerine ve çelik levhlr 1,5 mm klınlığınd epoxy sürülmüştür. Hzırlnn levhlr kirişlerin kesme çıklığı boyunc yn yüzeylerine kontrollü bir şekilde ypıştırılmıştır. Ypışmnın tüm yüzeylerde tm olrk gerçekleşmesi için özen gösterilmiştir. Ypıştırm işleminden sonr tüm deney elemnlrı epoxy kürünün tmmlnmsı için 15 gün süreyle bekletilmiştir. Kürü tmmlnn elemnlr test edilmiştir. Deney Düzeni Deney düzeni ve ölçüm letlerinin şemtik görünüşü Şekil 2 de verilmiştir. Kirişler dört nokt yükleme şrtlrı ltınd test edilmiştir. Reksiyon kirişinin ort noktsın uygulnn yük deney elemnlrın eşit iki tekil yük hlinde etkimektedir. Deney elemnlrı göçmeye kdr tek düze yükler ltınd test edilmiştir. Yükleme 600 kn bsınç kpsiteli bir hidrolik kriko ile ypılıp, 300 kn kpsiteli bir yük ölçer ile kontrol edilmiştir. Deney elemnlrı ort noktsının deplsmnı kiriş üzerine yerleştirilen üç det LVDT den (Lineer Vrible Displcement Trnsducer) lınn ölçümler kullnılrk hesplnmıştır. KAYNAKLAR [1] Subedi, N. K:, Bglin, P. S:, Externl Plte Reinforcement for Concrete Bems, Journl of Structurl Enninering, 1998, Vol. 124, No. 12, pp. 1490-1495.
[2] Zirb, Y. N., Bluch, M. H:, Bsunbul, I. A., Shrif, A. M., Azd, A. K:, AlSulimni, G. J., Guidelines Towrd The Design of Reinforced Concrete Bems with Externl Pltes, ACI Structurl Journl, 1994, Vol. 91, No. 6, pp. 639-646. [3] Subedi, N. K:, Bglin, P. S., Plte Reinforced Concrete Bems: Experimentl Work, Engineering Structure, 1999, Vol. 21, pp. 232-254. [4] Bluch, M. H., Zirb, Y. N., Azd, A. K., Shrif, A. M., Alsulimni, G. J., Bsunbul, I. A., Sher Strength of Plted RC Bems, Mgzine of Concrete Reserch, 1995, Vol. 47, No. 173, pp. 369-374. [5] Swmy, R. N., Jones, R., Chrif, A., The Effect of Externel Plte Reinforcement on the Strengthening of Structurlly Dmged RC Bems, The Structurl Engineer,1989 Vol. 67, No. 3, pp. 45-56. [6] Oehlers, D. J.; Mohmed Ali, M. S., Luo, W., Upgrding Continuous Reinforced Concrete Bems by Gluing Steel Pltes to Their Tension Fces, Journl of Structurl Engineering, 1998, Vol 124, No. 3, pp. 224-232. [7] Shrif, A., Alsulimni, G. J., Bsunbul, I. A., Bluch, M. H., Husin, M., Strengtheing of Sher-Dmged RC Bems by Externl Bonding of Steel Pltes, Mgzine of Concrete Reserch, 1994, Vol 47, No. 173, pp. 329-334. [8] Adhikry, B. B., Mutsuyoshi, H., Sno, M., Sher Strengthening Reinforced Concrete Bems Using Steel Pltes Bonded on Bem Web: Experiments nd Anlysis, Construction nd Building Mterils, 2000, Vol. 14, pp. 237-244. [9] Gendron, G., Picrd, A., Guerin, M. C., A Theoreticl Study on Sher Strenthening of Reinforced Concrete Bems Using Composite Pltes, Composite Structures, 1999, Vol. 45, pp. 303-309. [10] Li, A., Dign, C., Delms, Y., CFRP Contrubution to Sher Cpcity of Strengthening RC Bems, Engineering Structures, 2001, Vol. 23, pp. 1112-1220. [11] Khlif, A., Nnni, A., Improving Sher Cpcity of Existing RC T-Section Bems Using CFRP Composites, Cement & Concrete Coposites, 2000, Vol. 22, pp. 165-174. [12] Tljsten, B., Elfgren, L., Strengthening Concrete Bems for Sher Using CFRP- Mterils: Evlution of Different Appliction Methods, Composites : Prt B, 2000, Vol. 31, pp. 87-96.
2O8 O6/75 4000 3O20 ) Bem-1 Control Specimen 2O8 O6/300 4000 3O20 b) Strengthening Specimens 2O8 120 120 120 75 285 225 50 320 225 50 320 3O20 Section - Str. O6 Şekil 1. Deney Elemnlrının Dontı Şemlrı Dimensions in mm. Hydrulic Jck Hydrulic Pump Lod Cell Rection Bem δ1 δ2 δ3 Specimen δ4 δ5 δ6 δ7 δ8 δ9 δ10 δ11 75 285 100 125 300 300 300 300 125 450 450 125 300 300 300 300 125 100 1550 450 450 1550 4000 Dimensions in mm. Şekil 2. Deney ve Ölçüm Düzeneği