Karbon lifli polimer sargılı standart silindir beton numunelerin eksenel yük altındaki davranışlarının incelenmesi

Abstract

Lif takviyeli polimer kompozitlerin betonarme yapılarda güçlendirme amaçlı olarak kullanımı son yıllarda oldukça yaygınlaşmıştır. Özellikle yüksek dayanımlı beton kullanılarak üretilen yapı elemanlarının yük etkisi altında sünek davranmasını sağlamak için, dışarıdan lifli polimer malzemeler kullanılarak sarılması alternatif bir güçlendirme yöntemi olarak öne çıkmaktadır. Yüksek çekme dayanımına sahip olan bu malzemeler, kolay uygulanabilmeleri ve hafif olmaları sebebiyle sıklıkla tercih edilmektedir. Bu çalışmada dayanımı 53.13-74.87 MPa arasında değişen silindir şeklindeki beton numuneler (tek veya çift kat) çift yönlü karbon lifli kumaş (CFRP) kullanılarak sarılmıştır. Söz konusu numunelerin eksenel basınç altında test edilmesiyle CFRP sargısının betonun basınç dayanımına ve sünekliğine olan etkileri araştırılmıştır. Ayrıca test edilen numunelere ait elde edilen gerilme-deformasyon ilişkileri literatürde mevcut olan CFRP ile güçlendirilmiş silindir numunelere ait modellerin sonuçları ile kıyaslanmıştır. Sonuç olarak CFRP sargılı numunelerin basınç dayanımlarında ve şekil değiştirme kapasitelerinde önemli artışlar elde edilmiştir. Özellikle çift kat CFRP sargılı durumda elde edilen gerilme-deformasyon değerlerinin, modellerden elde edilen değerler ile oldukça uyumlu olduğu gözlenmiştir.

Keywords

• Yüksek dayanımlı beton,Karbon lifli polimer,Gerilme-deformasyon ilişkisi,Eksenel basınç,Dayanım,Süneklik

Investigation of the behavior of carbon fiber reinforced polymer confined standard cylinder concrete specimens under axial load

Abstract

The use of fiber reinforced polymer composites for strengthening in concrete structures has become quite prevalent in recent years. Especially, to provide ductile behavior from the structural elements that produced by using the high strength concrete under the load effects, the externally wrapping of these elements with using the fiber reinforced polymer materials comes into prominence as an alternative method for strengthening. These materials with high tensile strength can often be preferred due to their lightweight and easy to apply. In this study, cylinder-shaped concrete specimens with compressive strengths range between 53.13~74.87 MPa, are wrapped one or two layer with using bi-directional carbon fiber reinforced fabric (CFRP). These wrapped specimens were tested under the axial comprehensive loads and the effects of the CFRP wrapping on concrete strength and ductility was investigated. In addition, stress-strain relations obtained from the tested specimens were compared with the results of existing models for strengthened cylindrical specimen with CFRP in literature. As a result, a significant increase was obtained in the compressive strength and deformation capacity of CFRP wrapped specimens. Especially, it was observed that the stress-strain values obtained from the two layers CFRP wrapped specimens show good agreement with the values obtained from the models.

Keywords

• High strength concrete,Carbon fiber polymer,Stress-strain relations,Axial compressive,Strength,Ductility

References

1. Dundar C, Erturkmen D, Tokgoz S. “Studies on carbon fiber polymer confined slender plain and steel fiber reinforced concrete columns”. Engineering Structures, 102, 31-39, 2015.
2. Tokgoz S. “Effects of steel fiber addition on the behaviour of biaxially loaded high strength concrete columns”. Materials and Structures, 42(8), 1125-1138, 2009.
3. Sika Yapı Kimyasalları AŞ. “SikaWrap® Sistemleriyle Yapısal Güçlendirme” https://tur.sika.com/dms/getdocument.get/7437a203-7300-3798-9bda-571262ff49b4/sika%20wrap%20sis.%20yap.%20g%C %BC%C3%A7.pdf (14.02.2016).
4. Richard RM, Abbott BJ. “Versatile elastic-plastic stress-strain formula”. Journal of the Engineering Mechanics Division, ASCE, 101(4), 511-515, 1975.
5. Samaan M, Mirmiran A, Shahawy M. “Model of concrete confined by fiber composites”. Journal of Structural Engineering, 124(9), 1025-1031, 1998.
6. Lam L, Teng JG. “Design-Oriented stress-strain model for FRP-confined concrete”. Construction and Building Materials, 17(6-7), 471-489, 2003.
7. Jiang T, Teng JG. “Strengthening of Short Circular RC Columns with FRP Jackets: A Design Proposal”. 3rd International Conference on FRP Composites in Civil Engineering, Miami, Florida, USA, 13-15 December 2006.
8. Fahmy M, Wu Z. “Evaluating and proposing models of circular concrete columns confined with different FRP composites”. Composites Part B: Engineering, 41(3), 199-213, 2010.

9. Toutanji HA. “Stress-Strain characteristics of concrete columns externally confined with advanced fiber composite sheets”. ACI Materials Journal, 96(3), 397-404, 1999.
10. Jiang T, Teng JG. “Analysis-Oriented stress-strain models for FRP-confined concrete”. Engineering Structures, 29(11), 2968-2986, 2007.
11. Ozbakkaloglu T, Lim JC, Vincent T. “FRP-confined concrete in circular sections: review and assessment of stress-strain models”. Engineering Structures, 49, 1068-1088, 2013.
12. Ozbakkaloglu T, Akin E. “Behavior of FRP-Confined normal and high-strength concrete under cyclic axial compression”. Journal of Composites for Construction, ASCE, 16(4), 451-463, 2012.
13. Vincent T, Qzbakkaloglu T. “Influence of concrete strength and confinement method on axial compressive behavior of FRP-confined high and ultra high-strength concrete”. Composites Part B: Engineering, 50, 413-428, 2013.