Research Article
BibTex RIS Cite

Experimental ınvestigation of behaviour of reinforced concrete beam with openings repaired using cfrp sheets

Year 2022, Volume: 11 Issue: 3, 736 - 743, 18.07.2022
https://doi.org/10.28948/ngumuh.1080586

Abstract

In this study, the behavior of reinforced concrete (RC) beam with openings repaired using carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) was experimentally investigated. The referance beams with and without opening were selected from literature. Three rectangular RC beams specimens were casted as similar to beam with opening. The beams were repaired by using CFRP sheets around the beam opening with different details. The CFRP details in specimens were applied as different combination of U-shaped, FRP cross and anchors. The tests of four-point bending in beams carried out to evaluate load capacity, stiffness, ductility, energy assumption capacity and failure mode under vertical load. The obtained results showed that the use of CFRP sheets has a significant effect on behavior of RC beams. The greatest increase was seen in specimen which are applied U-shaped, FRP cross and anchors. The beam was improved the load capacity, energy assumption and ductility to approximately 4%, 51% and 47%, respectively, compared to the reference beam with opening.

References

  • A. Qaderi, M. B. Saoud, V. Eren, A. Gündoğay, S. Yaman ve H. Tekeli Kabaş, Eğilme etkisindeki büyük dairesel boşluklu kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, Basım Aşamasında, 2022.
  • F. M. Özkal, Betonarme yüksek kirişlerde boşluk konumu ve şeklinin yapısal davranış üzerindeki etkilerinin deneysel olarak incelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 22 (2), 149-160, 2017 https://doi.org/10.17482/ uumfd.338788.
  • M. A. Mansur, K.H. Tan, and W. Wei, Effects of creating an opening in existing beams. ACI Structural Journal, 96(6), 899-905, 1999.
  • K. H. Tan and M. A. Mansur, Design procedure for reinforced concrete beams with large web openings. ACI Structural Journal, 404, 1996.
  • A. Qaderi, Eğilme etkisindeki büyük dairesel boşluklu kirişlerin davranışının deneysel incelemesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye, 2019.
  • İ. Kalkan, Düzenli boşluklu betonarme kirişlerin düzlem içi eğilme davranışları. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29(1), 155-163, 2014. https://doi.org/10.17341/gummfd.94985.
  • Y. Mohammady, Büyük dairesel boşluklu betonarme kirişlerin güçlendirilmesinin deneysel incelemesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye, 2020.
  • TBDY, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı için Esaslar. Türkiye Cumhuriyeti Afet ve Acil Durum Başkanlığı, Ankara, 2018.
  • W. Aldhabir, A. Sarıbıyık ve E. Aydın, CFRP ile güçlendirilmiş eğilme yükü etkisindeki betonarme kirişlerin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi. 6. International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, sayfa 1062-1071, Alanya-Antalya, Türkiye, 9-11 Kasım 2018.
  • S. Alshlash, C. Aksoylu, İ. H. Erkan ve M. H. Arslan, Ön hasarlı kesme kirişlerinin CFRP ile onarım ve güçlendirilmesi. IV. Uluslararası Bilimsel ve Mesleki Çalışmalar Kongresi-Mühendislik, sayfa 172-177, Ankara, Türkiye 7-10 Kasım 2019.
  • İ. H. Erkan, C. Aksoylu, S. Alshlash ve M. H. Arslan, Eğilmeye çalışan betonarme kirişlerde CFRP ile onarım ve güçlendirme yöntemlerinin deneysel olarak irdelenmesi. IV. Uluslararası Bilimsel ve Mesleki Çalışmalar Kongresi-Mühendislik, sayfa 163-171, Ankara, Türkiye 7-10 Kasım 2019.
  • M. M. Maraş, Betonarme yapıların güçlendirilmesinde kullanılan FRP kompozitin yapısal performansa etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 23, 108-119, 2021. https://doi.org/10.31590/ejosat.797437.
  • H. A. Abdalla, A. M. Torkey, H. A. Haggag and A. F. Abu-Amira, Design against cracking at openings in reinforced concrete beams strengthened with composite sheets. Composite Structures, 60, 197–204, 2003. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(02)00305-7.
  • A. Pimannas, Strengthening R/C beams with opening by externally installed FRP rods: behavior and analysis. Composite Structures, 92 , 1957–1976, 2010. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2009.11.031.
  • B. H. Osman, E. Wu and S. S. Abdulhameed, Repair of pre-cracked reinforced concrete (RC) beams with openings strengthened using FRP sheets under sustained load. International Journal of Concrete Structures and Materials, 11(1), 171–183, 2017. https://doi.org/10.1007/s40069-016-0182-3.
  • X. F. Nie, S. S. Zhang, J. G. Teng and G. M. Ghen, Experimental study on RC T-section beams with an FRP-strengthened web opening. Composite Structures, 185, 273–285, 2018. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.11.018.
  • H. M. Elsanadedy, Y. A. Al-solloum, T. H. Almusallam, A. O. Alshenawy and H. Abbas, Experimental and numerical study on FRP-upgraded RC beams with large rectangular web openings in shear zones. Construction and Building Materials, 194, 322–343, 2019. https://doi.org/10.1016/ j.conbuildmat.2018.10.238.
  • R. Salih, F. Zhou, N. Abbas and A. K. Mostoi, Experimental investigation of reinforced concrete beam with openings strengthened using FRP sheets under cyclic load. Materials, 13 (14), 3127, 2020. https://doi.org/10.3390/ma13143127.
  • Cvc, 2022. FRP Ürün Kataloğu. http://www.cvc.com.tr/pdfler/755cvc-spn-u-300-frp-6db350a6-e.pdf , Erişim Tarihi: 25 Ocak 2022.

CFRP lif takviyesi ile onarılan boşluklu betonarme kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi

Year 2022, Volume: 11 Issue: 3, 736 - 743, 18.07.2022
https://doi.org/10.28948/ngumuh.1080586

Abstract

Bu çalışmada, karbon lif takviyeli polimerler (CFRP) kullanılarak onarılan boşluklu betonarme kirişlerin davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Boşluklu ve boşluksuz referans kirişler literatürden seçilmiştir. Çalışma kapsamında, boşluklu referans kirişe eşdeğer özelliklerde üç adet dikdörtgen kesitli betonarme kiriş numune üretilmiştir. Kirişler, boşluk etrafında CFRP kumaş kullanılarak U şeklinde sargı, FRP çapraz ve ankraj uygulamasının farklı kombinasyonlarıyla onarılmıştır. Düşey yük etkisindeki kirişlerin yük taşıma kapasitesi, rijitliği, sünekliği, enerji tüketme kapasitesi ve göçme modu durumlarını değerlendirmek için dört noktalı eğilme deneyleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, CFRP kumaş kullanılarak yapılan onarım uygulamalarının betonarme kiriş davranışı üzerinde önemli katkılarının olduğunu göstermiştir. Çalışmanın değerlendirme parametreleri için en büyük artışlar üç uygulamanın bir arada yapıldığı (U şeklinde sargı, üzerine çapraz FRP ve ankraj) numunede görülmüştür. Bu numune sonuçları boşluklu referans kiriş ile kıyaslandığında yük taşıma kapasitesi, enerji tüketme kapasitesi ve sünekliğinin sırasıyla %4, %51 ve %47 oranlarında arttığı görülmüştür.

References

  • A. Qaderi, M. B. Saoud, V. Eren, A. Gündoğay, S. Yaman ve H. Tekeli Kabaş, Eğilme etkisindeki büyük dairesel boşluklu kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, Basım Aşamasında, 2022.
  • F. M. Özkal, Betonarme yüksek kirişlerde boşluk konumu ve şeklinin yapısal davranış üzerindeki etkilerinin deneysel olarak incelenmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 22 (2), 149-160, 2017 https://doi.org/10.17482/ uumfd.338788.
  • M. A. Mansur, K.H. Tan, and W. Wei, Effects of creating an opening in existing beams. ACI Structural Journal, 96(6), 899-905, 1999.
  • K. H. Tan and M. A. Mansur, Design procedure for reinforced concrete beams with large web openings. ACI Structural Journal, 404, 1996.
  • A. Qaderi, Eğilme etkisindeki büyük dairesel boşluklu kirişlerin davranışının deneysel incelemesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye, 2019.
  • İ. Kalkan, Düzenli boşluklu betonarme kirişlerin düzlem içi eğilme davranışları. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 29(1), 155-163, 2014. https://doi.org/10.17341/gummfd.94985.
  • Y. Mohammady, Büyük dairesel boşluklu betonarme kirişlerin güçlendirilmesinin deneysel incelemesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye, 2020.
  • TBDY, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı için Esaslar. Türkiye Cumhuriyeti Afet ve Acil Durum Başkanlığı, Ankara, 2018.
  • W. Aldhabir, A. Sarıbıyık ve E. Aydın, CFRP ile güçlendirilmiş eğilme yükü etkisindeki betonarme kirişlerin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi. 6. International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, sayfa 1062-1071, Alanya-Antalya, Türkiye, 9-11 Kasım 2018.
  • S. Alshlash, C. Aksoylu, İ. H. Erkan ve M. H. Arslan, Ön hasarlı kesme kirişlerinin CFRP ile onarım ve güçlendirilmesi. IV. Uluslararası Bilimsel ve Mesleki Çalışmalar Kongresi-Mühendislik, sayfa 172-177, Ankara, Türkiye 7-10 Kasım 2019.
  • İ. H. Erkan, C. Aksoylu, S. Alshlash ve M. H. Arslan, Eğilmeye çalışan betonarme kirişlerde CFRP ile onarım ve güçlendirme yöntemlerinin deneysel olarak irdelenmesi. IV. Uluslararası Bilimsel ve Mesleki Çalışmalar Kongresi-Mühendislik, sayfa 163-171, Ankara, Türkiye 7-10 Kasım 2019.
  • M. M. Maraş, Betonarme yapıların güçlendirilmesinde kullanılan FRP kompozitin yapısal performansa etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 23, 108-119, 2021. https://doi.org/10.31590/ejosat.797437.
  • H. A. Abdalla, A. M. Torkey, H. A. Haggag and A. F. Abu-Amira, Design against cracking at openings in reinforced concrete beams strengthened with composite sheets. Composite Structures, 60, 197–204, 2003. https://doi.org/10.1016/S0263-8223(02)00305-7.
  • A. Pimannas, Strengthening R/C beams with opening by externally installed FRP rods: behavior and analysis. Composite Structures, 92 , 1957–1976, 2010. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2009.11.031.
  • B. H. Osman, E. Wu and S. S. Abdulhameed, Repair of pre-cracked reinforced concrete (RC) beams with openings strengthened using FRP sheets under sustained load. International Journal of Concrete Structures and Materials, 11(1), 171–183, 2017. https://doi.org/10.1007/s40069-016-0182-3.
  • X. F. Nie, S. S. Zhang, J. G. Teng and G. M. Ghen, Experimental study on RC T-section beams with an FRP-strengthened web opening. Composite Structures, 185, 273–285, 2018. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.11.018.
  • H. M. Elsanadedy, Y. A. Al-solloum, T. H. Almusallam, A. O. Alshenawy and H. Abbas, Experimental and numerical study on FRP-upgraded RC beams with large rectangular web openings in shear zones. Construction and Building Materials, 194, 322–343, 2019. https://doi.org/10.1016/ j.conbuildmat.2018.10.238.
  • R. Salih, F. Zhou, N. Abbas and A. K. Mostoi, Experimental investigation of reinforced concrete beam with openings strengthened using FRP sheets under cyclic load. Materials, 13 (14), 3127, 2020. https://doi.org/10.3390/ma13143127.
  • Cvc, 2022. FRP Ürün Kataloğu. http://www.cvc.com.tr/pdfler/755cvc-spn-u-300-frp-6db350a6-e.pdf , Erişim Tarihi: 25 Ocak 2022.
There are 19 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Civil Engineering
Journal Section Civil Engineering
Authors

Yasin Mohammady 0000-0002-3992-1195

Sıla Yaman 0000-0003-3131-1090

Abdullah Gündoğay 0000-0002-5355-9014

Ceyhun Yüksel 0000-0002-6276-4247

Nebyi Asmerom Negash 0000-0003-0247-3912

Hamide Tekeli Kabaş 0000-0002-3515-6836

Publication Date July 18, 2022
Submission Date February 28, 2022
Acceptance Date May 16, 2022
Published in Issue Year 2022 Volume: 11 Issue: 3

Cite

APA Mohammady, Y., Yaman, S., Gündoğay, A., Yüksel, C., et al. (2022). CFRP lif takviyesi ile onarılan boşluklu betonarme kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(3), 736-743. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1080586
AMA Mohammady Y, Yaman S, Gündoğay A, Yüksel C, Asmerom Negash N, Tekeli Kabaş H. CFRP lif takviyesi ile onarılan boşluklu betonarme kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi. NOHU J. Eng. Sci. July 2022;11(3):736-743. doi:10.28948/ngumuh.1080586
Chicago Mohammady, Yasin, Sıla Yaman, Abdullah Gündoğay, Ceyhun Yüksel, Nebyi Asmerom Negash, and Hamide Tekeli Kabaş. “CFRP Lif Takviyesi Ile onarılan boşluklu Betonarme kirişlerin davranışının Deneysel Incelenmesi”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 11, no. 3 (July 2022): 736-43. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1080586.
EndNote Mohammady Y, Yaman S, Gündoğay A, Yüksel C, Asmerom Negash N, Tekeli Kabaş H (July 1, 2022) CFRP lif takviyesi ile onarılan boşluklu betonarme kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 11 3 736–743.
IEEE Y. Mohammady, S. Yaman, A. Gündoğay, C. Yüksel, N. Asmerom Negash, and H. Tekeli Kabaş, “CFRP lif takviyesi ile onarılan boşluklu betonarme kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi”, NOHU J. Eng. Sci., vol. 11, no. 3, pp. 736–743, 2022, doi: 10.28948/ngumuh.1080586.
ISNAD Mohammady, Yasin et al. “CFRP Lif Takviyesi Ile onarılan boşluklu Betonarme kirişlerin davranışının Deneysel Incelenmesi”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 11/3 (July 2022), 736-743. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1080586.
JAMA Mohammady Y, Yaman S, Gündoğay A, Yüksel C, Asmerom Negash N, Tekeli Kabaş H. CFRP lif takviyesi ile onarılan boşluklu betonarme kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi. NOHU J. Eng. Sci. 2022;11:736–743.
MLA Mohammady, Yasin et al. “CFRP Lif Takviyesi Ile onarılan boşluklu Betonarme kirişlerin davranışının Deneysel Incelenmesi”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 11, no. 3, 2022, pp. 736-43, doi:10.28948/ngumuh.1080586.
Vancouver Mohammady Y, Yaman S, Gündoğay A, Yüksel C, Asmerom Negash N, Tekeli Kabaş H. CFRP lif takviyesi ile onarılan boşluklu betonarme kirişlerin davranışının deneysel incelenmesi. NOHU J. Eng. Sci. 2022;11(3):736-43.

download