İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi GLOBAL MT FİRMASI TARAFINDAN TÜRKİYE DE PAZARLANAN LİREFA CAM ELYAF KUMAŞ İLE KAPLANAN BÖLME DUVARLI BETONARME ÇERÇEVELERİN DÜZLEMİNE DİK YATAY YÜKLER ETKİSİNDEKİ DAVRANIŞINI BELİRLEMEYE YÖNELİK DENEYSEL ÇALIŞMA HAKKINDA EK TEKNİK RAPOR ( Bu çalışma İTÜ Döner Sermaye İşletmesi Yönetmelikleri Çerçevesinde Hazırlanmıştır. ) Doç.Dr. Alper İLKİ Hazırlayanlar Y.Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Aralık 08
İÇİNDEKİLER Konu Sayfa 1. Konu... 3 2. Deneysel Çalışma ile İlgili Genel Bilgiler... 3 3. Referans Numune... 7 4. Lirefa Cam Elyaf Kumaş Kaplanmış Numune... 8 5. Karşılaştırma... 9 6. Sonuç ve Yorumlar... 9 2
1. KONU Global MT Firması İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi Müdürlüğüne 7 Ekim 08 tarih ve 399 sayılı dilekçe ile başvurarak, Türkiye de pazarladıkları Lirefa Cam Elyaf Kumaş ile kaplanmış bölme duvarlı betonarme çerçevelerin düzlemine dik yatay yükler etkisindeki davranışının deneysel olarak incelenmesini istemiştir. Bu konuda İTÜ İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı nda gerçekleştirilen deneysel çalışma ve elde edilen sonuçları içeren bir teknik rapor Kasım 08 de hazırlanmıştır. Söz konusu raporda yer alan fotoğraf ve grafiklerin renkli olarak sunulması ve Sonuç ve Yorumlar Bölümüne yapılacak bazı ilaveler dolayısı ile bu ek rapor tanzim edilmiştir. 2. DENEYSEL ÇALIŞMA İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLER Deneysel çalışma İTÜ İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı nda gerçekleştirilmiştir. Çalışma Şekil 1 de gösterilen laboratuvarda mevcut reaksiyon duvarı ve güçlü döşeme kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Şekil 1. İTÜ Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı reaksiyon duvarı ve güçlü döşeme Çalışma kapsamında, özdeş iki adet ½ ölçekli boşluklu tuğla bölme duvarlı betonarme çerçeve imal edilmiş, bu betonarme çerçevelerden birinde duvarın her iki yüzü Lirefa cam 3
elyaf kumaş kaplanarak, diğeri ise kaplanmadan; duvar düzlemine dik yatay yük etkisinde ileri yerdeğiştirme seviyelerine kadar itilmiştir. Yükleme için 250 kn kapasiteli tamamen bilgisayar ile kontrol edilen MTS hidrolik yükleme sistemi yerdeğiştirme kontrollü olarak kullanılmıştır. Yük duvarın tam orta noktası merkez alınarak, hidrolik verenin başlık boyutları olan 456x280 mm kadar alana etkitilmiş, bu yükün daha da geniş bir duvar alanına yayılması için bu çelik başlık ile numune arasına x800x600 mm boyutunda bir ahşap plaka yerleştirilmiştir. Numunelerin çeşitli noktalarda yaptığı yerdeğiştirmeler TML elektronik yerdeğiştirmeölçerler aracılığı ile ölçülmüştür. Lirefa cam elyaf kumaş, hem bölme duvarı üzerine, hem de bölme duvarını çevreleyen kolonlar ve kiriş üzerine gelecek şekilde yapıştırılmıştır. Yapıştırma öncesi bölme duvar yüzeyleri sıva ile kaplanmıştır. Cam elyaf kumaş beton ve duvar üzerine yapıştırılırken herhangi bir ankraj uygulanmamış, sadece beton ve duvar üzerindeki sıva üzerine bir kat astar ve bir kat yapıştırıcı tabakası sürüldükten sonra Lirefa cam elyaf kumaş yapıştırılmıştır. Kullanılan deney düzeneği Şekil 2 de, numunelerin geometrik özellikleri Şekil 3 de, kolon ve kiriş donatıları ise Şekil 4 de gösterilmiştir. Şekil 2. Deney düzeneği Kullanılan cam elyaf kumaşın ve yapıştırıcının fiziksel ve mekanik özellikleri ile ilgili olarak tarafımızdan herhangi bir deney yapılmamıştır. Tarafımıza Global MT firması yetkililerince iletilen bilgilere göre kullanılan cam elyaf kumaşın birim alan ağırlığı 510 g/m 2, yaklaşık kalınlığı 0.5 mm, çekme dayanımı 1050-1100 N/cm dir. Cam elyaf kumaşın beton ve duvar sıvası üzerine yapıştırılması için kullanılan malzeme ise gene tarafımıza Global MT yetkilileri tarafından ulaştırılan bilgilere göre; sentetik reçine esaslı olup, katı madde içeriği %50, birim hacim ağırlığı 1 g/ml dir. 4
Φ50 25 25 A 5 A b 2 a 170 38,5 32,5 12 60 30 Kolon Merkezi 260 c e 1 d 130 cm 260 Şekil 3. Numunelerin geometrisi (boyutlar cm birimindedir) 5
φ6/ φ 6/ 4φ16 5φ1 6 25 Kesit d 25 Kesit c Kolon kesitleri 2φ10 φ10 1 φ16 φ10 32.5 φ6/ φ6/ 32.5 3φ16 Kesit a 2φ16 Kiriş kesitleri Kesit b Şekil 4. Kolon ve kiriş donatıları 3. REFERANS NUMUNE Lirefa cam elyaf ile kaplanmadan deneye tabi tutulan referans numune için elde edilmiş olan yatay yük-göreli düzlem d ışı duvar orta nokta yerdeğiştirme ilişkisi Şekil 5 de, numunenin deney sonundaki durumunu gösteren bir fotoğraf da Şekil 6 da sunulmuştur. 6
100 80 İtme ) Yük (kn 60 40 0 0 40 60 80 100 Göreli Orta Nokta Yatay Yerdeğiştirmesi (mm) Şekil 5. Referans numuneye ait yük-göreli düzlem dışı duvar orta nokta yerdeğiştirme ilişkisi Şekil 6. Referans numunenin deney sonundaki durumu 4. LİREFA CAM ELYAF KUMAŞ KAPLANMIŞ NUMUNE Referans numune ile özdeş olarak üretilip, duvarları her iki taraftan bir kat Lirefa cam elyaf kumaş ile kaplanan numune için elde edilmiş olan yatay yük-göreli düzlem dışı duvar orta 7
nokta yerdeğiştirme ilişkisi Şekil 7 de, numunenin deney sonundaki durumunu gösteren bir fotoğraf da Şekil 8 de sunulmuştur. 100 80 ) Yük (kn 60 40 0 0 40 60 80 100 Göreli Orta Nokta Yatay Yerdeğiştirmesi (mm) Şekil 7. Lirefa cam elyaf ile kaplanmış numuneye ait yatay yük-göreli düzlem dışı duvar orta nokta yerdeğiştirme ilişkisi Şekil 8. Lirefa cam elyaf ile kaplanmış numunenin deney sonundaki durumu 8
5. KARŞILAŞTIRMA Referans numune ve bu numuneye özdeş olarak üretilip, duvarları her iki taraftan bir kat Lirefa cam elyaf kumaş ile kaplanan numuneye ait yatay yük-göreli düzlem dışı duvar orta nokta yerdeğiştirme ilişkileri Şekil 9 da verilmiştir. 100 Yük (kn) 80 60 40 Referans Duvar Lirefa ile Kaplanmış Duvar 0 0 40 60 80 100 Göreli Orta Nokta Yatay Yerdeğiştirmesi (mm) Şekil 9. Yük-göreli duvar orta nokta yatay yerdeğiştirme ilişkisi 6. SONUÇ VE YORUMLAR Referans numune ve bu numuneye özdeş olarak üretilip, duvarı her iki taraftan bir kat Lirefa cam elyaf kumaş ile kaplanan numunenin duvar düzlemine dik monoton artan yatay yük etkisinde deneye tabi tutulması sonucunda ulaşılan bulgular aşağıda verilmiştir. - Lirefa cam elyaf kumaş ile kaplanmış numunede sıva ve duvar düzlem dışına dökülmemiş, cam elyaf kumaş çok büyük düzlem dışı yerdeğiştirme düzeylerine kadar duvarın dağılmamasını ve düzlem dışına devrilmemesini sağlamıştır. 9
- Duvar düzlemine dik doğrultuda ulaşılan dayanım; Lirefa cam elyaf kumaş ile kaplanmış numunede, referans numuneye göre yaklaşık %100 artmıştır. Referans numuneye göre gözlenen bu dayanım artışı, tüm deney boyunca korunmuştur. Duvarların düzlem dışı etkiler altındaki dayanımında sağlanan bu artışın, bina taşıyıcı sisteminin deprem dayanımı ile doğrudan bir ilişkisi olmadığı açıktır. Bu sonuçlar ışığında, Lirefa cam elyaf kumaşın, duvar düzlemine dik yükler etkisinde, oldukça ileri düzeyde yatay yerdeğiştirme seviyelerine kadar, bölme duvarın bütünlüğünü kaybetmesini engelleyerek, deprem etkisi altında, duvar hasarına bağlı yaralanma, ölüm ve maddi kayıpları engellemede ve olası tahliye ve kaçış yollarının kapanmamasında etkili bir önlem olabileceği düşünülebilir. Ayrıca bu tür bir kaplama malzemesi kullanılarak, deprem sırasında yapıdaki bölme duvarlarının dağılması geciktirildiğinden, duvarların yapının depreme karşı davranışındaki rolünün de göreli olarak daha uzun süre korunabileceği, kanaatine ulaşılmıştır. Bunun dışında, söz konusu duvar güçlendirme yönteminin, duvar düzlemine dik basınç yaratan rüzgar ve patlama türü etkilere karşı da bir önlem oluşturabileceği öngörülmekte olup, bu konuda daha kesin yargıya varabilmek için, buna yönelik bir deneysel çalışmanın gerçekleştirilmesi yerinde olacaktır. Saygı ile bilginize sunulur. 16.Aralık.08. Doç.Dr. Alper İLKİ Y.Doç.Dr. Ercan YÜKSEL (İTÜ İnşaat Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarı) 10