Lifli beton ile üretilen GFRP donatılı betonarme kirişlerin eğilme altındaki yapısal davranışı
Structural behavior of GFRP reinforced concrete beams produced with fiber-reinforced concrete under flexural loading
- Tez No: 974593
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ SARIBIYIK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Yapı Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Cam elyaf takviyeli polimer (GFRP) donatıların, korozyon direnci ve yüksek çekme mukavemeti gibi avantajları, betonarme yapılarda kullanım potansiyelini giderek artırmaktadır. Ancak lif takviyeli beton kullanımıyla ortaya çıkan betonun kalıba yerleşme sorunları ve betonda meydana gelen dayanım değişimleri, bu tür kirişlerin tasarım sürecinde belirsizliklere yol açmaktadır. Bu çalışma, polipropilen, cam ve karma lif takviyeli beton kullanımının GFRP donatılı betonarme kirişlerin eğilme davranışı üzerindeki etkilerini incelemektedir. Bu bağlamda, farklı lif türleri ve oranlarının GFRP donatılı kirişlerin yapısal performansı üzerindeki etkileri, deneysel, nümerik ve analitik yöntemlerle kapsamlı şekilde araştırılmıştır. Deneysel çalışmada lifsiz, polipropilen lifli, cam lifli ve polipropilen ve cam lifinden oluşan karma lif katkıları içeren toplam yirmi adet GFRP donatılı kiriş numunesi üretilerek dört nokta eğilme testi altında yapısal davranışları araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda, GFRP donatı oranı, lif türü ve lif hacim oranlarının betonarme kirişlerin eğilme davranışı üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Elde edilen bulgular, lif türü ve oranlarının kirişlerin eğilme performansı üzerinde belirleyici olduğunu ortaya koymuştur. Lif takviyesinin, özellikle çatlak gelişimini sınırlandırarak çatlak dağılımını kontrol altına alabildiği; ancak beton dayanımındaki kısmi düşüş nedeniyle eğilme dayanımında azalmaya yol açabileceği tespit edilmiştir. GFRP donatılı kirişlerin yapısal davranışını daha iyi anlamak ve yeni deney numunelerinin tasarımını desteklemek amacıyla, elde edilen deneysel bulgular doğrultusunda doğrusal olmayan sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak nümerik modeller geliştirilmiştir. Bu modellerde, lifli betonun çekme dayanımı parametreleri dikkate alınmış ve geliştirilen modeller deneysel verilerle kalibre edilerek doğrulanmıştır. Model doğrulaması yapılan kirişler üzerinde donatı oranlarını değiştirilerek parametrik çalışma gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, deneysel veriler temel alınarak analitik çalışmalar yürütülmüş; güncel yönetmelikler ve önerilen hesap yöntemlerine göre eğilme kapasitesi hesaplamaları yapılarak elde edilen sonuçlar deneysel veriler ile karşılaştırılmıştır. Böylece, FRP donatılı kirişlere yönelik mevcut yöntemlerin deplasman tahminlerindeki yetersizlikleri değerlendirilmiş ve etkin atalet momentine dayalı yer değiştirme analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular doğrultusunda, GFRP donatılı betonarme kirişlerin eğilme davranışını daha güvenilir biçimde tahmin etmeye yönelik yeni ve sade bir bağıntı önerilmiştir. Önerilen bu bağıntı, mevcut literatürdeki boğluğu gidererek mühendislik uygulamalarında kullanılabilecek pratik ve özgün bir katkı sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
The advantages of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) reinforcement, such as corrosion resistance and high tensile strength, have increasingly enhanced its potential use in reinforced concrete structures. However, the use of fiber-reinforced concrete introduces challenges in terms of placement and variations in compressive strength, which may cause uncertainties in the design of such beams. This study investigates the effects of polypropylene, glass, and hybrid fiber-reinforced concretes on the flexural behavior of GFRP-reinforced concrete beams. In this context, the influence of different fiber types and volume fractions on the structural performance of GFRP-reinforced beams was comprehensively examined through experimental, numerical, and analytical approaches. In the experimental program, a total of twenty GFRP-reinforced beams were produced, including plain, polypropylene fiber-reinforced, glass fiber-reinforced, and hybrid fiber-reinforced concretes, and their structural responses were evaluated under four-point bending tests. The effects of reinforcement ratio, fiber type, and fiber volume fraction on flexural performance were thoroughly investigated. The results demonstrated that both fiber type and dosage play a decisive role in flexural behavior. Fiber reinforcement was found to limit crack development and improve crack distribution; however, a partial reduction in concrete strength could lead to decreased flexural capacity. To gain deeper insight into the structural behavior of GFRP-reinforced beams and to support the design of new specimens, nonlinear finite element (FE) models were developed based on the experimental findings. In these models, the tensile strength parameters of fiber-reinforced concrete were considered, and the models were calibrated and validated using experimental data. A parametric study was then performed by varying reinforcement ratios. Additionally, analytical studies were conducted based on experimental results, and flexural capacities were calculated according to current design codes and proposed methods. The results were compared with experimental findings, revealing the inadequacies of existing approaches in predicting displacements. Based on the findings, a new and simplified equation is proposed to provide more reliable predictions of the flexural behavior of GFRP-reinforced concrete beams. The proposed formulation addresses a gap in the current literature and offers a practical and original contribution for engineering applications.
Benzer Tezler
- Önüretimli betonarme ve lif donatılı beton plakalar ile kirişlerin güçlendirilmesi: Alternatif bir yöntem
The strengthening of beams with prefabricated reinforced concrete and fiber concrete plates: An alternative method
ALİ DEMİR
Doktora
Türkçe
2012
İnşaat MühendisliğiCelal Bayar Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHİDDİN BAĞCI
- Cam lifi takviyeli plastik (GFRP) kompozit ve beton ile üretilen hibrit yapı elemanlarının mekanik performansının araştırılması
Investigation of mechanic performance of hybrid structural element produced using glass fibre reinforced plastic (GFRP) composite and concrete
FERHAT AYDIN
Doktora
Türkçe
2011
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SARIBIYIK
- Beton Dayanımı Düşük Betonarme Yapı Elemanlarının Lifli Kompozitlerle Güçlendirilmesi ve Karşılaştırılması
Comparıson of Strengthenıng of Reınforced Concrete Elements wıth Low Concrete Strength Usıng Fıber Composıtes
ALİ SARIBIYIK
Doktora
Türkçe
2013
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NACİ ÇAĞLAR
- Axial behavior of FRP confined rectangular columns with polyurea
Polyurea ile takviye edilmiş FRP sargili dikdörtgen kolonlarin eksenel davranişi
SİNAN KARAYİĞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiAydın Adnan Menderes Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE AKIN
- FRP donatılarda durabilite
Durability on FRP bars
ŞEYMANUR ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERHAT AYDIN