Lifli polimer ile sargılanan betonarme kolonların yapısal davranışının analitik olarak incelenmesi

Bu çalışmada, lifli polimer (FRP) kompozitlerle dıştan güçlendirilen betonarme kolonların yapısal davranışı analitik olarak incelenmektedir. FRP sargılar, betonarme kolonların dayanımını ve sünekliğini artırmak amacıyla geleneksel malzemelere alternatif bir güçlendirme yöntemi olarak yaygın biçimde kullanılmaktadır. Betonarme elemanların sünekliğini ve dayanımını artırmak için ise enine donatı (TSR), çelik plakalar veya betonarme mantolama yöntemleri uygulanmaktadır. Bu mühendislik malzemeleri ve tekniklerine kıyasla FRP sargılar; yüksek çekme dayanımı ve rijitlik, hafiflik, korozyon direnci, kolay uygulanabilirlik ve etkin sargılama özellikleri gibi birçok avantaj sunmaktadır. FRP sargıların mekanik özellikleri, betonarme yapıların davranışını olumlu yönde etkileyerek betonun basınç dayanımı ile şekil değiştirme kapasitesini artırmaktadır. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen analitik hesaplamalarda ABAQUS/CAE yazılımı kullanılmıştır. Sonlu eleman modellemesi (FEM) ve analitik modeller, farklı sargılama ve yükleme koşulları altında FRP ile güçlendirilen betonarme kolonların yapısal davranışını incelemek amacıyla uygulanmıştır. Elde edilen sonlu eleman analiz sonuçları, literatürde yer alan analitik ve deneysel verilerle karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Bu kapsamda, tam FRP sargısı, TSR sargısı, parçalı FRP dizilimlere FRP ve TSR'nin birlikte kullanıldığı sargı sistemlerini içeren farklı dizimlere sahip dairesel ve dikdörtgen betonarme kolonlar, eksenel ve eksantrik yükleme koşulları altında modellenmiştir. Her bir durumda FRP ve TSR hacim oranı, dikdörtgen kesitler için en-boy oranı, yuvarlatma köşe yarıçapı, sargısız beton dayanımı ve diğer kritik değişkenlerin sargılama etkisi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan analizler, FRP sargılamanın betonarme kolonların eksenel ve eksantrik yükleme koşulları altında taşıma kapasitesini ve sünekliğini önemli ölçüde artırdığını göstermektedir. FRP ve TSR'nin birlikte kullanıldığı sargılama yöntemi, tek başına uygulanan yöntemlere kıyasla daha yüksek etkinlik sergilemektedir. Bulgular, dairesel kesitli kolonların geometrik avantajları sayesinde daha yüksek sargılama etkinliğine ulaştığını, dikdörtgen kesitli kolonlarda yanal sargı basıncının kesit etrafında düzensiz dağılması nedeniyle etkinliğin daha düşük olduğunu ortaya koymaktadır. Parçalı FRP sargılama düzeni, özellikle eksantrik yüklü kolonlarda, kolon yüksekliği boyunca eğilme momentlerinin düzensiz dağılımı sebebiyle çoğu durumda tam sargılamadan daha etkili sonuç vermektedir. Bununla birlikte, etkinlik büyük ölçüde FRP şeritlerin konumuna ve dizilimine bağlı olup, bazı durumlarda aynı hacim oranıyla tam sargılamanın dahi üzerine çıkabilmektedir. Eksantrik yüklü kolonlar için geliştirilen P–M karşılıklı etki diyagramları, FEM ve analitik integrasyon yöntemleriyle elde edilerek FRP sargılamanın etkinliğini değerlendirmede kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, FRP sargıların betonarme kolonların yapısal davranışını geliştirmede yüksek düzeyde etkinlik sağladığını ve bu yöntemin pratik, verimli ve uygulanabilir bir güçlendirme tekniği olma potansiyelini güçlü biçimde ortaya koymaktadır.