GFRP donatılı betonarme kirişlerin eğilme, kesme ve aderans davranışı

Geleneksel betonarme elemanlarda kullanılan çelik donatı agresif çevresel etkiler nedeniyle korozyona maruz kalır. Donatı korozyonu adı verilen bu olay betonarme elemanın kalıcılığı ve taşıma gücünü azaltır. Öte yandan, betonarme yapılarda çelik donatı manyetik alanlarda tercih edilmez. Bu nedenlerle, son yıllarda özellikle betonarme altyapılarda manyetik alanı etkilemeyen ve korozyona uğramayan FRP (Fiber Reinforced Polymer) donatı çubuğu kullanımı son yıllarda giderek artmaktadır. FRP donatı çubukları çoğunlukla aramit, bazalt, cam ve karbon lif takviyesiyle üretilmekte olup bunlar arasından inşaat sektöründe en çok tercih edileni GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) donatı çubuğudur. Bu tez çalışmasında, GFRP donatılı betonarme kirişlerin eğilme, kesme ve aderans davranışının araştırılması amaçlanmıştır. Eğilme davranışı yönünden yapılan incelemede; enine ve boyuna GFRP donatılı betonarme kirişlerin geleneksel çelik donatılı kirişlerden farklılıklarının araştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, sadece çelik donatılı 25 adet betonarme kiriş ve sadece GFRP donatılı 40 adet betonarme kirişin sonlu eleman modelleri oluşturulmuştur. Bu amaç doğrultusunda, çelik ve GFRP donatılı numuneler maksimum yük kapasitesi, yerdeğiştirme kapasitesi, birim şekil değiştirme enerjisi, çatlak desenleri ve çatlak genişliği üzerinden karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Şekil değiştirme enerjilerinden yola çıkarak ACI440.1R-06' da önerilen minimum donatı oranına bir revizyon önerisi ve GFRP donatılı betonarme kirişlerin tasarımında kullanılacak bir GFRP donatı çubuğu birim şekil değiştirme azaltma faktörü önerisinde bulunulmuştur. Ayrıca, literatürde GFRP donatılı betonarme kirişlerin etkin atalet moment momenti hesabı için önerilen bağıntılardaki düzeltme katsayılar için revizyon önerisinde bulunulmuştur. Kesme davranışı yönünden yapılan incelemede; enine ve boyuna GFRP donatı kullanılarak üretilmiş betonarme kirişlerin yapısal davranışı incelenerek, TS500' den revize edilmiş enine FRP donatılı betonarme kirişlerin kesme tasarımı için bir tahmin modeli önerilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, enine GFRP donatılı 27 betonarme kirişin sonlu eleman modeli ve enine donatısız 9 betonarme kirişin sonlu eleman modeli oluşturulmuş ve analiz edilmiştir. Bu analizlerden yola çıkarak enine FRP donatılı betonarme kirişlerin tasarımı için TS500' den revize edilmiş bir tahmin modeli önerilmiştir. Önerilen tahmin modeli literatürde bulunan 105 adet deney verisi ve 13 adet tahmin modeli ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Önerilen tahmin modelinden elde edilen sonuçların litereatürdeki 13 adet tahmin modeline göre istatistiksel olarak deney verileriyle daha tutarlı olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, değiştirilmiş DPC (Demerit Points Classification) modeline göre önerilen tahmin modeli 13 adet tahmin modeli arasında oldukça iyi performans göstermektedir. FRP donatı çubuklarının yüzey şekli; sargılı, nervürlü, kum kaplanmış, oluklu, örgülü gibi çeşitli şekillerde olabilmektedir. Bu tezde, yüzeyi kum kaplı GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) donatı çubuğunun kiriş testi yöntemiyle aderans davranışı incelenmiştir. Bu kapsamda; değişken parametre olarak beton dayanımı ve gömülme boyu seçilerek 34 adet kiriş deney numunesi test edilmiştir. Testler sonucunda yüzeyi kum kaplı GFRP donatı çubuklu betonarme deney numunelerinde yük-yerdeğiştirme ilişkileri, donatı çubuğunun betondan sıyrılma durumları incelenerek, aderans gerilmesi iki farklı yaklaşımla belirlenmiştir. İlaveten, numunelerdeki çatlak gelişimi ve diyagonal çatlak açısının karşılaştırmalı olarak incelemesi, göçme modları, deneyden elde edilen aderans gerilmesi-donatı sıyrılması ilişkisinin farklı analitik modellerle karşılaştırmalı incelemesi yapılmıştır. Buradan yola çıkarak, yüzeyi kum kaplı GFRP donatılı betonarme kirişlerde sayısal modellerin oluşturulmasında kullanılmak üzere CMR' yi ve mBPE' nin azalan kısmını dikkate alan aderans gerilmesi-donatı sıyrılması modeli önerilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlara dayanılarak dış yüzeyi kum kaplı GFRP donatılı betonarme elemanın aderans dayanım tahmin modeli önerilmiştir. Ayrıca, kenetlenme boyu için de önerilerde bulunulmuştur.