Geri Dön

Betonarme yapı elemanlarının çelik lamalarla güçlendirilmesi ve birleştirilmesi; deneysel inceleme

The strengthening and joining method for structural concrete members by using plates; experimental study

  1. Tez No: 143060
  2. Yazar: MAHMUT KÖSE
  3. Danışmanlar: PROF.DR. KAYA ÖZGEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mimarlık, Architecture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2003
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 101

Özet

Yapıların projelendirilmesi, uygulanması ve kıülanılrnasında yapılan bir takım hatalar ve/veya verilen yanlış kararlar, deprem gibi doğal afetler zaman zaman betonarme yapıya müdahale ve değişiklikler gerelctirmektedir. Betonarme taşıyıcı sistemde yapılan bu tür değişiklik ve eklemeler yeri ve amacına göre onarım, güçlendirme ve iyileştirme gibi adlar almaktadır. Betonarme yapılarda, çeşitli nedenlerle yapılacak taşıyıcı sistem değişikliklerinde kullanılabilecek en etkili- verimli uygulamalardan biri, çelik lamaların epoksi reçinesi ile betonarme elemanın dış yüzeylerine yapıştırılması yöntemidir. Çalışmanın amacı, betonarme elemanlara çelik lamaları dış yüzeylerinden epoksi ile yapıştırarak taşıma gücünü artırmayı sağlayan bir güçlendirme yönteminin niteliklerini kaynak alıp, olumsuz noktaları da kontrol altında tutarak üretilen güçlendirme modeUerinin etkinliğini, kullanılan malzemelerin performansları açısından, deneysel olarak ortaya koymaktır. Bu uygulamalarda epoksi reçmesinin, betonarme yüzey ve çelik plaka arasında oluşturduğu aderansı yüksek ve dış etkilerden oldukça az etkilenen bağlayıcılık özelliği belirleyici olmaktadır. Bu bağın üç ana öğesi başta epoksi reçinesi olmak üzere çelik ve betonarme elemandır. Bu kapsamda gerçekleştirilen deneyler sunulmuş ve sonuçları değerlendirilmiştir. Bu çalışma beş bölümden oluşmuştur. Bölüm l'de, yapılan çalışmanın amaç ve kapsamının açıklanmasına bağlı olarak temel kavram ve güncel bilgiler sunulmuştur. Bu bölümde;. Genel anlamda güçlendirme, onarım ve yenileme kavramları,. Taşıyıcı sistemde yapılacak zorunlu güçlendirme / onarım uygulamalannm ülkemiz için önemi, olası sebepleri ve sağladığı faydalar,. Genel olarak taşıyıcı sistemde yapıştırılmış birleşim ve çelik lama kuUanımının olumlu ve olumsuz yönlerinin değerlendirilmesi,ele alınmıştır. Literatür taramasından sağlanan veriler doğrultusunda, konu ile ilgili çalışmalar tanıtılmış ve bu çalışmanın içeriği ile benzer ve farklı yönleri ortaya konuluştur. Bu çalışmalarda çelik lamalar ve alternatif malzemelerin epoksi reçinesi veya alternatif bağ oluşturma teknikleri kullanılarak uygulanan betonarme güçlendirme ve onarım metotlarının performansları ve hesap4ahmin formülleri, genellikle karşılaştırmalı deneysel çalışmaların sonuçlarına bağlı olarak açıklanmaktadır. Bölüm 2' de, hizmet halindeki betonarme yapıların güçlendirme ve onarım metotları genel olarak smıflanduılmış ve çelik lamanın epoksi reçinesi ile oluşturduğu yapıştırmak birleşime dayanan güçlendirme metodunun bu kapsamdaki yeri belirlenmiştir. Bölüm 3 'de, konu ile ilgili metodun uygulama işlemleri ve kapsamındaki malzeme gkdüerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri, uygulanma kriterleri, diğer malzemelerle etkileşimleri anlatılmıştır. Bölümün sonunda, ortaya konulan verilere dayanılarak, bu çalışmada sonuca ulaşma doğrultusunda oluşturulan yöntem açıklanmıştır. Yapılan deneyler aşağıda belirtilen iki ana gurupta planlanmıştır:. İH standart betonarme elemanın, epoksi reçinesi ile yapıştırılan, değişik şekillerdeki çelik lamalar ile birleştirihnesi-eklenmesi sonucu elde edilen yeni kolon -kiriş düzeninin, özel bir deney düzeneğinde incelenmesi,. Aynı şekilde iki standart betonarme elemanın, epoksi reçinesi ile yapıştırılan, değişik şekillerdeki çelik lamalar ile bMeştirilmesinden üretilen kirişin, aynı boyut ve taşıma gücü değerindeki tek parça kiriş ile karşılaştırılıp deneysel olarak karşılaştırmalı sonuçların sunulması. Bölüm 4' de, deneysel çalışma programı açıklanmıştır. Bu program doğrultusunda kullanılacak deney örnekleri, deney cihazları ve parametreleri, referans çalışmalar ve standartlara bağlı olarak belMenrmştir. Deneysel çalışmalar ön ve ana deneyler olmak üzere iki aşamada yapılmıştır. Ön deneyler aşamasında farklı boyut, şekil ve işlem parametreleri denenmiş ve elde edilmek istenen veriler doğrultusunda ana deney modelleri planlanmıştır. Ana deneyler için, çelik lamaların epoksi reçinesi yapıştırılması ile iki betonarme eleman, 3 farklı çerçeve köşesi ve 4 farklı kiriş modeli oluşturmak üzere bMeştMlmişlerdir. Deney modelleri üretiminde, çelik lama boyut, miktar ve yerleşim bölgeleri, yapışan tarafların yüzey koşulları değişken, betonarme elemanın taşıma gücü ise sabit değer olarak kabul edilmiştir. Bukapsamda her bir guruptaki birleştirilmiş deney modeUerinin taşıma güçleri, çatlak oluşumları, yük altındaki davranışları açısından birbirleriyle ve mukayese amaçlı üretilen tek parça çerçeve köşesi ve kiriş modelleri ile karşılaştırmaları yapılarak sonuçlar sunulmuştur. Beşinci ve son bölümde ise, elde edilen deney sonuçlan grafik ve şekil anlatımları ile ifade edilerek yorumlanmış, çalışmanın genel olarak değerlendirmesi yapılmıştır. Konunun araştırılmasından ve deneysel çalışmalardan elde edilen sayısal ve gözleme dayalı verilerin yorumlanmasma bağlı olarak, çalışmanın sonuçlan aşağıda maddeler halinde sunulmuştur:. Çelik lamalar kullanılarak betonarme elemanlarda ek ve güçlendirmeye yönelik çalışmaların esaslan ve özellikleri incelenmiş, konuya yönelik geniş bir kaynak taraması yapılmıştır.. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen deneylerdeki bağlantılar, çelik lamalarla oluşturulacak güçlendirmelerin, bu tür durumlarda verimli bir şekilde kullanılabileceğini doğrulamaktadır.. Yapılan deneylerde birleşim elemanı olarak, ülkemizde temin kolaylığı nedeniyle çelik lamalar seçilmiş ve bunların etkinliği araştırılmıştır. Kaynak taramasında da belirtildiği üzere benzer uygulamalar, elyaf türü malzemeler içeren elemanlarla da yapılmaktadır; bu doğrultudaki deneyler başka bir çalışmanın konusu olabilir.. Bu arada deney düzeneği gereği seçilen yükleme durumlarına bağlı olarak oluşan çekme bölgeleri çelik lamalarla güçlendirilmiştir. Deprem etkisi benzeri tersinir yük durumlarında seçilen yapıştırma bölgelerinin karşıtlarına / karşı taraflannada lama yapıştırılması gereği açıktır.. İki tür betonarme deney örneğinin, epoksi reçinesi ile yapıştınlmış çelik lamalarla birleştirilmesi ile üretilen ideal kiriş ve çerçeve köşesi modelleri, yük altında yüksek oranda kompozit davranış göstermişler, eğilme ve çekme mukavemet değerlerinde belirgin artış kaydedilmiştir.. Esnek epoksi sistemi sayesinde yapışkan tabaka, göçme mekanizmasının son adımına kadar çatlamıştır. Bu özelliği, hem beton ile çelik arasında gerilme transferi sağlayarak sistemin göçmesini geciktirir, hem de kompozit sistemin yapısal direncine katkı sağlar.Uygun epoksi sistemi kullanılarak ve önerilen işlem kriterlerine bağlı kalarak yapılan her uygulamada potansiyel göçme davranışı kesinlikle yapışkan tabakadan başlamamaktadır. Göçme mekanizması büyük oranda paspayı bölgesinin mukavemetine ve donatı çeliği ile var olan aderans seviyesine bağlıdır. Paspayı bölgesinin ayrılmasını geciktirmek için daha fazla sayıda ve daha büyük boyutlu, çift yönlü çelik lama kullamlması bir çözüm olarak düşünülebilir. Gerilme yığılmasının meydana geldiği paspayı bölgesindeki beton kısımların çıkarılıp yüksek mukavemetli tamir harcı ile dolgu yapılması da taşıma gücünün artması ve daha estetik bir görünüm için katkı sağlamakla beraber maliyeti yükseltmektedir. Çalışma kapsamında, seçilen bağlantı türü ve malzemelerinin salanca ve kısıtlamaları da ayrıntılı biçimde değerlendmlmiştir; böylesi uygulamalarda bu hususların göz önünde tatulması gereği açıktır. Diğer taraftan bu tür çalışmaların bu konunun uzmanı deneyimli elemanlar ve ekipler tarafından yürütülmesi zorunludur. Uygulanan bağlama - yapıştırma sisteminin kriterlerine bağlı kalınarak, taşıyıcılık bütünlüğünü kontrol altında tutabilir, diğer bir deyişle, aynı malzemelerle aynı mukavemet ve boyuttaki betonarme elemanları, aynı işlem dizisi uygulanan bu teknik ile aynı performans ve sonuç elde edilebilir. Bu durum aynı zamanda her yükleme seviyesinde basit mühendislik kuralları için veri oluşturabilir. Sonuç olarak bu yöntem; kriterlerine bağlı kalındığında betonarme taşıyıcı sistemin güçlendirme ve birleştirme uygulamaları için basit malzeme, işlem ve ekipmanlar ile uygulanabilen yeterli, etkili ve ekonomik bir seçenektir.

Özet (Çeviri)

Errors commited or wrong decisions taken during the project implementation, in addition to the unreasonable usage of the buildings or natural disasters like earthquake lead sometimes to some preventions and changes for reinforced concrete buildings. Such changes or additions made to the reinforced concrete structural system, according to their purposes are called as Repair, Strengthening and restoration. One of the most effective and efficient application type, that can be used for structural renovations, placing is to bond steel plates to the external surfaces of the concrete element. Placing epoxy- bonded steel plates to the external surfaces of the concrete elements can provide effective solutions for the rectification of existing concrete structures. The technique used for adhesive plate bonding has been known world-wide for a long time and also supported by scientific researches. The purpose of this experimental study is to evaluate the strengthening realized by the joining method not only the application criteria and related materials are given but also advantages and inconvenient of the method are pointed out. The adhesion material which has high strength and chemical resistance placed between epoxy, steel and concrete surfaces, is to determine the factor of strength for bonding. This adhesion is composed of tree elements which are concrete, steel and epoxy resin. In this content, all of the recent studies performed are presented and their conclusions are analyzed. This study consists mainly of five parts. In the first point, in relation to the explanation of study's purpose and contents general information and contemporary applications are presented. In this section;. General concept for strengthening, repair and restoration,. The importance and possible reasons for obligatory strengthening and repair applications for country, In advantages and disadvantages of sides of adhesive joints for structural systems are examined. In relation the data obtained from the literatural research, similar and different results of the study are compared and presented. In these studies, generally the performance obtained from concrete strengthening and repair methods which are applied using steel plates or alternative materials with epoxy resin or bond materials are explained and commented on according to the results of the comparative experimental studies. In second part, strengthening and repair methods for existing concrete buildings are classified and the strengthening method realized by the usage of epoxy resin and steel plates is evaluated. In third part, the application criteria, physical and chemical properties of the materials used in the strengthening application and the interaction of material is presented. According to the data presented, the original method and aimed conclusions are explained at the end of this section. The experimental studies are planned in two major groups as following;. A new column-beam model is prepared by two standard reinforced concrete elements bonded with epoxy resin and steel plates in different forms. These types of testing models are evaluated in a special experimental set-up.. Similarly, a testing beam obtained by two standard reinforced concrete elements bonded with epoxy resin and steel plates compared with a same size one piece beam without bonding elements. Then the results are presented. In the fourth part, the experimental program is explained, testing models, equipments, parameters which will be used this program are identified in relation to reference studies, these experimental studies can be classified as two levels; preliminary and main experiments. At the preliminary experimental phase, different sizes, shapes and application criteria's are tested. Depending is data, the models for main experiments are planned and produced. For the main experiments, two reinforced concrete elements are bonded with epoxy and steel plates to produce three different column-beam joint models. In testing model production, amount and sizes of steel plates, surfaces conditions of adhesives are set as variable and the strength of reinforced concrete models are set as fixed value. In this respect, all of bonded experimental models are tested and compared according to the loading capacity, crack formation, behavior under loading, and then conclusions are presented.In the fifth and the last part, the test results obtained are examined graphics and figures are obtained. The conclusions depending on the data obtained are listed below with the following points:. The principles and properties of the study related to strengthening and bonding methods using steel plates are examined and an extensive literature research is performed.. The experimental studies show that the bonding technique realized by epoxy can provide satisfactory results under specific conditions.. In the experimental study, steel plates are selected and tested as strength material since they are easier to obtain in our country. As mentioned in literature, for the similar strengthening applications, reinforced fiber sheets can also be used instead of steel plates. This type of strengthening technique using different materials can be subject of another study.. According to experiment layout and loading conditions, tensile regions are strengthened with steel plates. Similarly, to earthquake type effect the opposite site of selected adhered regions could be adhered by steel plates in the necessity for the inverted load situations.. Two types of reinforced concrete experimental models prepared with epoxy bonded steel plates, showed highly composite behavior under loading. In addition, a significant increase is noticed at tensile and flexural strength resistance.. By the help of the epoxy system efficiency, the adhered layer is not cracked until the last step of failure. This situation leads to the delay of the failure by transferring the strength between both of the concrete and the steel plate and this also helps to structural strength of the composite system.. In each testing model prepared by using appropriate epoxy system and proposed application criteria, potential failure is not observed to start at the adherent layer. Failure mechanism is obviously related to the cover region strength and adherence capacity between concrete and steel.. To use the larger size and two sided steel plates can be a solution in order to delay the detachment in the bonded region.In the study, application limitations of the selected bonding type and materials evaluated in detail which are very necessary to consider for such applications. On the other hand, these types of studies should be carried out the experienced staff and workers. In respect to the applied adherence system's criteria, the integrity for the carrying capacity structural systems can be controlled. In other words, with mis technique reinforced concrete members composed of same materials, having same strength and size, using same operation series, for same performance and results can be obtained As a result, if the method criteria's used in this study is applied properly, the method used for the strengthening and joining applications for on reinforced concrete members is economic, effective, simple and applicable.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    170679

    Betonarme kirişlerin çelik L profil ve lamalarla eğilmeye karşı güçlendirilmesi

    Strengthening with steel L profile and flat bar of reinforced concrete beams against bending

    EBRU TAŞLIBEYAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. AYLA AMİL

  2. Tez No

    355696

    Karbon esaslı lifli polimerler (CFRP) ile güçlendirilmiş betonarme kolonlarda sargılı beton basınç dayanımının bulanık mantık yaklaşımı ile tahmini

    Prediction of confined compressive stress in rc columns strengthened with CFRP using fuzzy logic approach

    SELİM MURTAZAOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİLGE DORAN

    DOÇ. DR. KAAN YETİLMEZSOY

  3. Tez No

    352369

    Lifli çimento esaslı kompozitlerle güçlendirilmiş dolgu duvarlı betonarme çerçevelerin deneysel incelenmesi

    Experimental analysis of infilled rc frames retrofitted with fiber reinforced cement based composites

    MEHMET SELİM ÖKTEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KAYA ÖZGEN

    DOÇ. DR. MUSTAFA GENÇOĞLU

  4. Tez No

    251312

    Çok katlı betonarme ve çelik yapıların 2007 Türk Deprem Yönetmeliği esaslarına göre karşılaştırılması

    Comparison of high rise reinforced concrete and steel structures according to 2007 Turkish Earthquake Regulation

    ÖZCAN KEÇELİOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NESRİN YARDIMCI

  5. Tez No

    601140

    Betonarme kirişlerde onarım ve güçlendirme yöntemlerinin deneysel olarak irdelenmesi ve maliyet analizi

    Experimental study on repair and reinforcement methods of concrete beams and cost analysis

    SALAH ALSHLASH

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    İnşaat MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM HAKKI ERKAN

Geri Dön