GFRP ile Güçlendirilen Yangına Maruz Kalmış Betonların Basınç Davranışının İncelenmesi

Abstract

Betonarme yapıların servis ömürleri boyunca karşılaşacakları doğal afetler sonrasında yapılarda meydana gelen hasarların belirlenmesi ve onarılması yapıların kullanılabilirliği açısından büyük önem taşımaktadır. Deprem, fırtına ve heyelan gibi birçok doğal afet etkisi kadar insan kaynaklı olarak meydana gelen yangınların da yapıların kullanılabilirliği üzerinde olumsuz etkileri bulunmaktadır. Yangın etkisine maruz kalmış olan betonların basınç dayanımında maruz kalınan sıcaklık seviyesi ve süresine bağlı olarak önemli kayıplar olduğu bilinmektedir. Betonarme yapıların maruz kalacakları yangın etkisi sonrasında kaybettikleri performans seviyesine tekrar geri dönebilmesi için güçlendirmede lif takviyeli polimer (FRP) kullanımı son yıllarda oldukça yaygınlaşmıştır. Bu nedenle yangında hasar görmüş düşük dayanımlı betonların cam elyaf takviyeli polimer (GFRP) ile sargılanarak güçlendirilmesi durumunda mekanik davranışlarının incelenmesi bu deneysel çalışma kapsamında amaçlanmıştır. Mevcut yapıların basınç dayanım değerlerini temsil etmesi amacıyla deneysel çalışmada yönetmeliklerde belirtilen minimum hazır beton dayanım sınıfının altında beton dayanımı seçilmiştir. Hazırlanan numunelerin yangın etkisini temsil etmesi amacıyla sabit 2 saat süre ile 300C, 500C ve 700C sıcaklık değerlerine maruz bırakılarak hasar alması sağlanmıştır. Yangın hasarlı numuneler GFRP kullanılarak tek kat ve iki katlı sargılama işlemi ile güçlendirme uygulaması gerçekleştirilmiştir. Sargılanmış ve sargılanmamış numunelerde basınç dayanımı deneyleri yapılırken yanal ve eksenel deformasyon değişimleri de belirlenmiştir. Sargısız numunelerde basınç dayanımı kaybı 300C sıcaklıkta bekletilen numunelerde %10 iken 700C’deki numunelerde %65 oranına kadar arttığı belirlenmiştir. İki kat GFRP sargılama sonrası 700C’de sıcaklık etkisine maruz kalan numunelerin almış olduğu hasar sonrasında belirlenen basınç dayanımı değerine oranla yaklaşık olarak %375 oranında artış elde edilmiştir. Yangında alınan hasar seviyesi arttıkça basınç dayanımında önemli oranda düşüş meydana geldiği ve bunun sonucu olarak uygulanan GFRP sargılamanın etkinliğinin daha da arttığı görülmüştür.

Keywords

• Yüksek sıcaklık
• Basınç dayanımı
• Güçlendirme
• GFRP.

Kaynakça

1. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı (2018) Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği.
2. Algourdin N., Pliya P., Beaucour A.L., Noumowe A., Coste D. (2022) Effect of fine and coarse recycled aggregates on high-temperature behaviour and residual properties of concrete. Construction and Building Materials. Vol. 341.
3. ASTM C-39 (2018) Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens, American Society for Testing and Materials, Pennsylvania.
4. ASTM C-469 (2014) Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of Concrete in Compression, American Society for Testing and Materials, Pennsylvania.
5. Aydın S., Baradan B. (2007) Effect of pumice and fly ash incorporation on high temperature resistance of Öztürk et. al. / Disaster Science and Engineering 8 (2)-20222.
6. Aydın S., Baradan B. (2007) Effect of pumice and fly ash incorporation on high temperature resistance of cement based mortars. Cement and Concrete Research. Vol.37.
7. Bakırcı E., Karatop B., Bayındır S. (2019) Yangın Stratejilerinin Oluşturulması için İstatistik Veri Türlerinin Türkiye (İstanbul İli Örneğinde) ve Seçilmiş Ülkeler ile Karşılaştırılması. Doğal Afetler ve Çevre Dergisi.Vol. 5(2).
8. Beyaz A., Livaoğlu R. (2019) Bursa İli Kentsel Dönüşüm Çalışmalarında Elde Edilen Beton Basınç Dayanımının Değerlendirilmesi. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi. Vol. 24(1).

9. Bisby L.A., Chent J.F., Li S.Q., Stratford T.J., Cueva N., Crossling K. (2011) Srengthining fire-damaged concrete by confinement with fibre-reinforcement polmer wraps. Enginnering Structures. Vol.33.
10. Chen J., Yuan Y., Zhu Q., Duan J. (2023) High-temperature resistance of high-strength concrete with iron tailing sand. Journal of Building Engineering. Vol. 63.
11. Çelik M., Binler Ü., Osmanoğlu E. (2019) Trabzon İlinde 2016 Ocak-2019 Ağustos Tarihleri Arasında AFAD tarafından Raporlanan Yangınlar Hakkında Çeşitli İstatistiksel Analizler. International Science and Engineering Applications Symposium on Hazards.
12. Ergünay, O. (2007) Türkiye’nin afet profili. TMMOB Afet Sempozyumu, Ankara, Türkiye, Aralık 5-7, 1- 14.
13. Imaizumi A.,Ito K., Okazaki T.(2012) Impact of natural disasters on industrial agglomeration: the case of the great kanto earthquake in 1923. Explorations in Economic History. Vol.60.
14. Khoury G.A. (1992) Compressive strength of concrete at high temperatures: a reassesment. Mag. Concr. Res. Vol. 44(161).
15. Koçak A. Antalya Bölgesinde Yer Alan Mevcut Yapıların Beton Dayanımlarının Örnekleme Yöntemiyle Belirlenmesi. https://eskisakarya.imo.org.tr/resimler/ekutuphane/pdf/11140.pdf
16. Kodur V. (2014) Properties of Concrete at Elevated Temperatures. ISRN Civil Engineering. Vol.2014. Kodur V., Khaliq W. (2011) Effect of temperature on thermal properties of different types of high strength concrete. Journal of Materials in Civil Engineering. Vol. 23(6).
17. Lenwari A., Rungamornrat J., Woonprasert S. (2016) Axial Compression Behavior of Fire-Damaged Concrete CylindersConfined with CFRP Sheets. J. Compos. Constr. Vol. 20(5).
18. Li L., Wang Z., Wu J., Du X., Wang H., Liu W. (2022) Comparative study on the dynamic mechanical properties of steel fiber reinforced concrete at hifh temperatures and after high temperature cooling. Construction and Building Materials. Vol. 346.
19. Naus D.J. (2005) The effect of elevated temperature on concrete materials and structures — a literature review. Oak Ridge (TN, USA): Oak Ridge National Laboratory.
20. Noumowe A. (2005) Mechanical properties and microstructure of high strength concrete containing polypropylene fibres exposed to temperatures up to 200°C. Cement and Concrete Research. Vol. 34(6).
21. Oliveira D.S., Raiz V., Carrazedo R. (2018) Experimental Study on Normal-Strength, High Strength and Ultrahigh-Strength Concrete Confined vy Carbon and Glass FRP Laminates. J. Compos. Concstr. Vol.23(1).
22. Öztürk O., Engin S., Öner A., Baytekin Çiçek G. (2016) Kolemanit Katkılı Harçların Eğilme Dayanımına Yüksek Sıcaklığın Etkisi. Doğal Afet ve Afet Yönetimi Sempozyumu (DAAYS’16). Karabük. Türkiye.
23. Poon C.S., Azhar S., Anson M., Wong Y.L. (2001) Comparison of the strength and durability performance of normal and high strength pozzolanic concretes at elevated temperatures. Cem. Concr. Res. Vol. 31(9).
24. Turkey F.A., Beddu S.B., Ahmed A.N., Al-Hubboubi S.K. (2022) Effect of h,gh temperatures on the properties of lightweight geopolymer concrete based fly ash and glass powder mixtures. Case Studies in Construciton Materils. Vol. 17.
25. Tanhadoust A., Yang T.Y., Dabbaghi F., Chai H.K., Mohseni M., Emadi S.B., Nasrollahpour S., Predicting stress-strain behavior of normal weight and lightweight aggregate concrete exposed to high temperature using LSTM recurrent neural network. Construction and Building Materials. Vol. 362.
26. Türker P., Erdoğdu K., Erdoğan B. (2001) Investigation of fire-exposed mortars with different types of aggregates. Cem. Concr. World. Vol.6(31).
27. Young S., Balluz L., Malilay J. (2004) Natural and technologic hazardous material releases during and after natural disasters: a review. Science of The Total Environment. Vol.322(1-3).