Eğilme Kirişlerinde Sonradan Eklenen Donatı Filizi ile Güçlendirme Yönteminin Deneysel Olarak Araştırılması

Abstract

Betonarme yapı elamanları taşıdıkları kesit tesirleri etkisinde enerji tüketirler. Tükettikleri enerjinin plastik deformasyon sonucu olarak çatlak gelişimi meydana gelir. Oluşan çatlaklar yapı elamanlarının yük düzeyine göre kesit çekirdeğine kadar ilerlerler. Elastoplastik durumda olan elemanlar için bu çatlak gelişimi henüz tehlikeli boyuta gelmemiş dolayısı ile hemen kullanım sınır durumundadır (IO). Hasar görmüş yapı elemanları hasarın boyutuna göre güçlendirme yöntemleri ile eski performanslarına yakın seviyeye getirilebilirler. Bu çalışmada eğilme etkisine maruz bırakılmış 8 adet betonarme kiriş üzerinde çeşitli güçlendirme parametrelerinin incelemesi yapılmıştır. Kiriş numuneleri; 2 adet donatısız referans, 2 adet minimum donatı oranı ile oluşturulmuş, 2 adet minimum donatı ile hazırlanıp daha sonra güçlendirilmiş ve son olarak 2 adet güçlendirme donatısı önceden yerleştirilmiş. Güçlendirme yapılan kirişlerde Yüzeye Yakın Montaj (NSM) tekniği kullanılmıştır. Deneysel çalışmaların sonucunda numuneler kendi içerisinde karşılaştırmalı şekilde kıyaslanmıştır. Bu kıyaslama parametreleri eğilme dayanımı, süneklik, elastik ve plastik enerji yutma kapasiteleri ve sehim değerlerini içermektedir. Tüm deney sonuçları incelendiğinde NSM tekniği ile geleneksel çelik donatı kullanılarak yapılan güçlendirme işlemi beklenildiği üzere yük taşıma kapasitesini arttırmıştır. Güçlendirme sebebiyle artan pursantaj oranı numunenin rijitliğini arttırarak deplasman yapabilme kabiliyetini ve sünekliğini düşürmüştür. Ancak elastik enerji tüketim kapasitesinde etkin kesit rijitliğinden kayıp olmadığı için artan pursantaj miktarı elastik enerji tüketim kapasitesini arttırmıştır. Yapı elemanları servis ömrünün çok büyük bir kısmında lineer statik yüklere maruz kaldığından yapılan çalışmada uygulanan NSM tekniği ile donatı ekimi eğilme elemanı performansına olumlu katkılar sağladığı sonucuna varılmıştır.

Keywords

• Eğilme
• Kiriş
• Güçlendirme
• NSM

Experimental Investigation of the Reinforcement Method with the Reinforcement Bar Added Later in Bending Beams

Abstract

Reinforced concrete building elements consume energy under the influence of the cross-sectional effects they carry. Crack development occurs as a result of plastic deformation of the energy they consume. The cracks formed progress up to the cross-sectional core according to the load level of the building elements. For elements that are in an elastoplastic state, this crack development has not yet reached a dangerous size, so it is immediately at the limit of use (IO). Damaged building elements can be brought to a level close to their former performance by strengthening methods according to the extent of the damage. In this study, various strengthening parameters were examined on 8 reinforced concrete beams subjected to bending effect. Beam samples; 2 pieces of non-equipped reference, created with 2 pieces of minimum reinforcement ratio, prepared with 2 pieces of minimum reinforcement and then reinforced, and finally 2 pieces of reinforcement reinforcement were pre-placed. The Near-Surface Mounting (NSM) technique was used for the reinforced beams. As a result of the experimental studies, the samples were compared in a comparative manner within themselves. These comparison parameters include bending strength, ductility, elastic and plastic energy absorption capacities and movement values. When all the experimental results were examined, the reinforcement process performed using traditional steel reinforcement with NSM technique increased the load-bearing capacity as expected. The increased pursuit rate due to strengthening increased the rigidity of the sample and reduced its displacement ability and ductility. However, since there is no loss of the effective cross-sectional rigidity in the elastic energy consumption capacity, the increased amount of pursuit has increased the elastic energy consumption capacity. Since the structural elements are exposed to linear static loads for a very large part of their service life, it was concluded that reinforcement October provides positive contributions to bending element performance with the NSM technique applied in the study.

Keywords

• Bending
• Beam
• Strengthening
• NSM

References

1. [1] Y. Alhamda, “Eğilme Etkisi Altındaki Betonarme Kirişlerin Güçlendirilmesine Yönelik Bazı Önerilerin Deneysel Araştırılması,” Yüksek Lisans, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri, 2019.
2. [2] E. Ebru Demirci, A. P. Amil, and R. Şahin, “Çelik Korniyer ve Lamalar Yapıştırmak Suretiyle Betonarme Kirişlerin Eğilmeye Karşı Güçlendirilmesi,” pp. 103–112, 2011.
3. [3] De Lorenzis, L., Nanni, A., & La Tegola, A. (2000, May). Strengthening of reinforced concrete structures with near surface mounted FRP rods. In International meeting on composite materials, PLAST (pp. 9-11).
4. [4] F. Al-Mahmoud, A. Castel, R. François, and C. Tourneur, “Strengthening of RC members with near-surface mounted CFRP rods,” Compos Struct, vol. 91, no. 2, pp. 138–147, Nov. 2009, doi: 10.1016/J.COMPSTRUCT.2009.04.040.
5. [5] S. M. Soliman, E. El-Salakawy, and B. Benmokrane, “Flexural behaviour of concrete beams strengthened with near surface mounted fibre reinforced polymer bars,” Canadian Journal of Civil Engineering, vol. 37, no. 10, pp. 1371–1382, 2010, doi: 10.1139/L10-077.
6. [6] I. A. Sharaky, L. Torres, M. Baena, and C. Miàs, “An experimental study of different factors affecting the bond of NSM FRP bars in concrete,” Compos Struct, vol. 99, pp. 350–365, May 2013, doi: 10.1016/J.COMPSTRUCT.2012.12.014.
7. [7] J. A. O. Barros, S. J. E. Dias, and J. L. T. Lima, “Efficacy of CFRP-based techniques for the flexural and shear strengthening of concrete beams,” Cem Concr Compos, vol. 29, no. 3, pp. 203–217, Mar. 2007, doi: 10.1016/J.CEMCONCOMP.2006.09.001.
8. [8] A. Astorga, H. Santa Maria, and M. Lopez, “Behavior of a concrete bridge cantilevered slab reinforced using NSM CFRP strips,” Constr Build Mater, vol. 40, pp. 461–472, Mar. 2013, doi: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2012.09.095.

9. [9] I. A. Sharaky, L. Torres, and H. E. M. Sallam, “Experimental and analytical investigation into the flexural performance of RC beams with partially and fully bonded NSM FRP bars/strips,” Compos Struct, vol. 122, pp. 113–126, Apr. 2015, doi: 10.1016/J.COMPSTRUCT.2014.11.057.
10. [10] B. Almassri, “Strengthening of corroded reinforced concrete (RC) beams with near surface mounted (NSM) technique using carbon fiber polymer (CFRP) rods : an experimental and finite element (FE) modelling study,” Jun. 2015, Accessed: Nov. 25, 2024. [Online]. Available: https://theses.hal.science/tel-01195812
11. [11] A. Bilotta, F. Ceroni, E. Nigro, and M. Pecce, “Efficiency of CFRP NSM strips and EBR plates for flexural strengthening of RC beams and loading pattern influence,” Compos Struct, vol. 124, pp. 163–175, Jun. 2015, doi: 10.1016/J.COMPSTRUCT.2014.12.046.
12. [12] M. Rezazadeh, S. Cholostiakow, R. Kotynia, and J. Barros, “Exploring new NSM reinforcements for the flexural strengthening of RC beams: Experimental and numerical research,” Compos Struct, vol. 141, pp. 132–145, May 2016, doi: 10.1016/J.COMPSTRUCT.2016.01.033.
13. [13] I. A. Sharaky, R. M. Reda, M. Ghanem, M. H. Seleem, and H. E. M. Sallam, “Experimental and numerical study of RC beams strengthened with bottom and side NSM GFRP bars having different end conditions,” Constr Build Mater, vol. 149, pp. 882–903, Sep. 2017, doi: 10.1016/J.CONBUILDMAT.2017.05.192.
14. [14] S. yeon Seo, K. bong Choi, Y. sun Kwon, and K. seok Lee, “Flexural Strength of RC Beam Strengthened by Partially De-bonded Near Surface-Mounted FRP Strip,” Int J Concr Struct Mater, vol. 10, no. 2, pp. 149–161, Jun. 2016, doi: 10.1007/S40069-016-0133-Z/FIGURES/15.
15. [15] M. A. Hosen1, M. Z. Jumaat, U. J. Alengaram, A. B. M. S. Islam, and H. bin Hashim, “Near Surface Mounted Composites for Flexural Strengthening of Reinforced Concrete Beams,” Polymers 2016, Vol. 8, Page 67, vol. 8, no. 3, p. 67, Mar. 2016, doi: 10.3390/POLYM8030067.
16. [16] S. M. Daghash and O. E. Ozbulut, “Flexural performance evaluation of NSM basalt FRP-strengthened concrete beams using digital image correlation system,” Compos Struct, vol. 176, pp. 748–756, Sep. 2017, doi: 10.1016/J.COMPSTRUCT.2017.06.021.
17. [17] S. Y. Seo, L. Feo, and D. Hui, “Bond strength of near surface-mounted FRP plate for retrofit of concrete structures,” Compos Struct, vol. 95, pp. 719–727, Jan. 2013, doi: 10.1016/J.COMPSTRUCT.2012.08.038.
18. [18] Y. Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt ; Sayın, B. Yıldızlar, and B. Özyazgan, “Fiber Takviyeli Polimer (FRP) Uygulanan Betonarme Kirişlerde Moment-Eğrilik İlişkisi,” Yapı Teknolojileri Elektronik Dergisi, vol. 6, no. 2, pp. 42–56, Jun. 2016, Accessed: Apr. 23, 2024. [Online]. Available: https://dergipark.org.tr/tr/pub/yted/issue/22211/238479
19. [19] F. Altun, D. M. Özcan, and M. Vekli, “Çelik Lif Katkılı Betonarme Kirişlerin Taşıma Gücünün Deneysel İncelenmesi,” Orta Doğu Teknik Üniversitesi, 2002.
20. [20] Y. Zhou, M. Gou, F. Zhang, S. Zhang, and D. Wang, “Reinforced concrete beams strengthened with carbon fiber reinforced polymer by friction hybrid bond technique: Experimental investigation,” Mater Des, vol. 50, pp. 130–139, 2013, doi: 10.1016/J.MATDES.2013.02.089.
21. [21] TS EN 12390-5:2019 Deney Numunelerinin Eğilme Dayanımının Tayini.
22. [22] “ACI 440.2R-08 Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structure’da,” 2008, Accessed: May 20, 2024. [Online]. Available: www.concrete.org/committees/errata.asp
23. [23] “Sika AnchorFix®-2+” High Performance Anchoring Adhesive Epoxy Product data and user manual.