Hibrit kompozit çubuklarda burkulma analizi

Bu çalışma, deprem etkileri altında burkulma riski yüksek kolonlarda epoksi esaslı fiber takviyeli polimer (FRP) kaplamaların taşıma kapasitesine etkisini sonlu elemanlar yöntemiyle incelemektedir. C30 beton çekirdek, dört adet S355 donatı ve altı tabakalı FRP kaplamadan oluşan kolonlar; 3 mm, 4 mm ve 5 mm donatı serilerinde modellenmiş, fiber yönelimi 0°–90° aralığında 15°'lik artışlarla değiştirilerek toplam 273 konfigürasyon analiz edilmiştir. Bu çalışma, FRP kaplamaların üç boyutlu kolon modelleriyle bütünleşik olarak incelenmesini sağlayan özgün bir modelleme stratejisi sunarak, literatürdeki klasik yüzey ve kabuk tabanlı uygulamaların ötesine geçmektedir. Kritik burkulma yükleri Static Structural–Eigenvalue Buckling çözümleriyle elde edilmiş ve tüm yüzdesel değişimler kompozit kaplamasız referans modellerle karşılaştırılmıştır. Ayrıca karbon, kevlar ve cam fiberli modeller üzerinde 2 mm deplasman kontrollü yükleme ile yapılan Force Reaction analizleri, FRP kaplamaların kolon rijitliği ve süneklik eğilimlerini belirgin biçimde değiştirdiğini göstermiştir. Sonuçlar, 0° fiber yöneliminde kapasite artışının 3 mm serisinde 3CCCCCC modeli için %172,2, 4 mm serisinde 4CCCCCC modeli için %160,7, 5 mm serisinde 5CCCCCC modeli için %145,8 seviyelerine ulaştığını göstermiştir. Tam karbon dizilimleri (CCCCCC) en yüksek dayanımı sağlarken, karbon ağırlıklı hibrit dizilimlerde (ör. ACACAC, CAGCAG, GCGCGC) %60–110 aralığında dengeli artışlar elde edilmiştir. Fiber açısı büyüdükçe kapasite azalmış ve 60°–75° aralığında karbon dizilimlerinde %5–7, hibritlerde %12–18, kevlar–cam tabanlı dizilimlerde %17–23 aralığında kayıplar ortaya çıkmıştır. Donatı çapının 3 mm'den 5 mm'ye çıkması ise genel rijitliği %8–12 artırmış ve maksimum kapasite 5CCCCCC modelinde 926,88 kN olarak elde edilmiştir. Sonuç olarak, karbon oranı yüksek ve fiber yönelimi 0°–30° aralığında olan FRP kaplamalar burkulma dayanımını en fazla artıran konfigürasyonlar olarak belirlenmiş; hibrit FRP sistemlerin deprem bölgelerinde kolon rijitliğini ve sünekliğini artırarak burkulma kaynaklı göçme riskini azaltan etkili bir güçlendirme yöntemi sunduğu gösterilmiştir.