Lp kompozitler ile kesit boy-en oranı üç olan betonarme dikdörtgen kolonların deprem davranışının iyileştirilmesi

Ülkemizdeki mevcut betonarme yapıların önemli bölümünün depreme dayanıklı şekilde inşa edilmemiş olduğu bilinmektedir. En önemli eksikliklerin başında, deprem etkileri altında yapıların en hayati taşıyıcı elemanları olan kolonlarında enine donatının yetersizliği olduğu daha önce yaşanmış olan depremlerde gözlemlenmiştir. Bu yetersizlik, deprem sırasında sünek davranış göstereceği öngörülmüş olan kolonların gevrek şekilde hasar görmesine neden olmaktadır. Bu çalışma kapsamında uzun kenarının kısa kenarına oranı 3 olan düşük dayanımlı ve düşük sünekliğe sahip dikdörtgen kolonların dıştan enine doğrultuda karbon lifli polimer kompozitler (CFRP) ile sargılanarak ve/veya kısa kenar doğrultusunda dıştan düzenlenen çelik bulonlar ile sünekliğinin ve dayanımının arttırılması yoluna gidilmiştir. Çalışma kapsamında 1 adet referans kolon, 1 adet karbon lifli polimer kompozitler (CFRP) ile sargılanmış ve 2 adet karbon lifli polimer kompozitler (CRFP) ve enine bulonlar ile güçlendirilmiş kolon, sabit eksenel yük ve yön değiştiren tekrarlı eğilme etkileri altında test edilmiştir. Ülkemizdeki mevcut betonarme yapılar için ortalama beton basınç dayanımı 10 MPa düzeyinde olduğu için numunelerin beton basınç dayanımlarının da 10 MPa civarında olması hedeflenmiştir. Benzer şekilde mevcut yapı kolonlarında sıklıkla karşılaşılan yetersiz enine donatı bulunması durumu da numunelere yansıtılmıştır. Ülkemizde gerçekleştirilen yapı imalatlarında düz yüzeyli donatılar doksanlı yılların sonuna kadar yoğun bir şekilde kullanılmıştır. Bu nedenle numune imalatında boyuna ve enine donatılar için düz yüzeyli donatıların kullanılmasının ülkemizdeki mevcut yapıların kolonlarını daha iyi temsil edeceği düşünülmüştür. Sabit düşey kuvvet ile yön değiştiren tekrarlı yatay yer değiştirmeler altında gerçekleştirilen deneyler sonrasında kesit boy-en oranı 3 olan referans kolonun (güçlendirilmemiş) kritik kesitinde betonun ezilmesi ve boyuna donatıların burkulması sonucu erken dayanım kaybına uğradığı görülmüştür. Kolonlara uygulanan düşey yük düzeyi kolonların eksenel yük kapasitelerinin yaklaşık %40'ına (0,4f_co^' bh) karşı gelmektedir. Kolon eksenel yük kapasitesi, betonun karakteristik basınç dayanımı 10 MPa (beton için öngörülen karakteristik basınç dayanımı) kabul edilerek ve donatının katkısı ihmal edilerek hesaplanmıştır. Referans numunelerin bu zayıf performanslarına karşılık farklı detaylar ile karbon lifli polimer kompozitler (CFRP) ve kısa doğrultu boyunca düzenlenen çelik bulonlar ile güçlendirilmiş numunelerin süneklik açısından belirgin şekilde daha iyi davranış sergilediği görülmüştür. Referans numune yaklaşık %2 yatay öteleme oranında büyük dayanım kayıpları yaşarken, güçlendirilmiş numuneler %4 ila %8 ötelenme oranlarına kadar dayanımlarını korumuştur. Çalışmanın teorik bölümünde, literatürde mevcut olan davranış modellerinin kullanılması ile gerçekleştirilen analitik hesaplarla gerek güçlendirilmemiş, gerekse güçlendirilmiş kolonların doğrusal ve doğrusal olmayan davranışı oldukça gerçekçi şekilde belirlenmiştir. Sonuç olarak, gerek deneysel, gerekse teorik bulgular, şu an için ilgili yönetmeliklerin izin vermediği, uzun dikdörtgen kolonlarda da araştırılan güçlendirme yönteminin etkin olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Buna göre, bu çalışmada sunulan ve deneylerle desteklenmiş analitik yaklaşımlar ile lifli polimer kompozitler ve kolonun kısa doğrultusunda uygulanan çelik bulonlar ile güçlendirilmiş kolonlar için tasarımın yapılmasına olanak sağlanmış olmaktadır. Dikkat çekilmesi gereken iki nokta vardır. Birincisi, deneylerin ve teorik hesapların kolonların güçlü eksenleri doğrultusu için yapılmış olmasıdır. İkinci önemli nokta, elde edilmiş olan sonuçların en kesit boyut oranlarının 3'ün üzerinde olduğu durumlarda geçerli olmayabileceğidir.