Kumlanmış ve helisel sargılı yüzey özelliğine sahip cam lifli polimer kompozit donatıların aderans performanslarının mafsallı kiriş yöntemiyle araştırılması

i

T.C.

DÜZCE ÜNĠVERSĠTESĠ

FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

KUMLANMIġ VE HELĠSEL SARGILI YÜZEY ÖZELLĠĞĠNE SAHĠP CAM LĠFLĠ POLĠMER KOMPOZĠT DONATILARIN ADERANS

PERFORMANSLARININ MAFSALLI KĠRĠġ YÖNTEMĠYLE ARAġTIRILMASI

ABDÜLKERĠM AYDIN

YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI

DANIġMAN

DOÇ. DR. AHMET BEYCĠOĞLU

ii

T.C.

DÜZCE ÜNĠVERSĠTESĠ

FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

KUMLANMIġ VE HELĠSEL SARGILI YÜZEY ÖZELLĠĞĠNE

SAHĠP CAM LĠFLĠ POLĠMER KOMPOZĠT DONATILARIN

ADERANS PERFORMANSLARININ MAFSALLI KĠRĠġ

YÖNTEMĠYLE ARAġTIRILMASI

Abdülkerim AYDIN tarafından hazırlanan tez çalıĢması aĢağıdaki jüri tarafından Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü ĠnĢaat Mühendisliği Anabilim Dalı‟nda YÜKSEK LĠSANS TEZĠ olarak kabul edilmiĢtir.

Tez DanıĢmanı

Doç. Dr. Ahmet BEYCĠOĞLU Düzce Üniversitesi

Jüri Üyeleri

Doç. Dr. Ahmet BEYCĠOĞLU

Düzce Üniversitesi _____________________

Prof. Dr. H. Yılmaz ARUNTAġ

Gazi Üniversitesi _____________________

Doç. Dr. Mehmet Emin ARSLAN

Düzce Üniversitesi _____________________

iii

BEYAN

Bu tez çalıĢmasının kendi çalıĢmam olduğunu, tezin planlanmasından yazımına kadar bütün aĢamalarda etik dıĢı davranıĢımın olmadığını, bu tezdeki bütün bilgileri akademik ve etik kurallar içinde elde ettiğimi, bu tez çalıĢmasıyla elde edilmeyen bütün bilgi ve yorumlara kaynak gösterdiğimi ve bu kaynakları da kaynaklar listesine aldığımı, yine bu tezin çalıĢılması ve yazımı sırasında patent ve telif haklarını ihlal edici bir davranıĢımın olmadığını beyan ederim.

07.06.2018

iv

TEġEKKÜR

Yüksek lisans öğrenimimin tüm aĢamalarında yanımda olan ve yol gösterendeğerli danıĢman hocam Doç. Dr. Ahmet BEYCĠOĞLU‟na en içten dileklerimle teĢekkür ederim.

Tez çalıĢmalarında her zaman desteğini gördüğüm kıymetli hocam Doç. Dr. Mehmet Emin ARSLAN‟a, tez çalıĢmamım deneysel kısmında yardımcı olan ĠnĢ. Müh. Harun ĠNCE, ĠnĢ. Müh. Yunus Emre KOZAN, ĠnĢ. Müh. Ahmet ÖZKARCI ve ĠnĢ. Müh. Mehmet SAĞIT‟a teĢekkürlerimi sunarım.

Malzeme temininde destek sağlayan Yiğitler Beton A.ġ Laboratuvar Sorumlusu Uğur GILIÇ ve Esa Kimya Metal Sanayi Ltd. ġti.‟ye Ģükranlarımı sunarım.

Bu tez çalıĢması 214M026 numaralı TÜBĠTAK Projesi kapsamında gerçekleĢtirilmiĢtir. Tez çalıĢmalarına vermiĢ olduğu mali destekten dolayı TÜBĠTAK‟a teĢekkür ederim.

v

ĠÇĠNDEKĠLER

Sayfa No

ġEKĠL LĠSTESĠ ... VII

ÇĠZELGE LĠSTESĠ ... X

KISALTMALAR ... XI

SĠMGELER ... XII

ÖZET ... XIII

ABSTRACT ... XIV

GĠRĠġ ... 1

1.

LĠF TAKVĠYELĠ KOMPOZĠT DONATILAR ... 8

2.

2.1.1 Pultrüzyon Yöntemiyle Lif Takviyeli Kompozit Donatıların Üretimi .... 14

BETON-DONATI ADERANSI ... 18

3.

3.2 ADERANS DENEYLERĠ ... 19

3.2.1 Çekip-Çıkarma (Pull-Out) Deneyi ... 20

3.2.2 KiriĢ Deneyleri ... 23

3.2.2.1 Bureau of Standards Deneyi ... 23

3.2.2.2 Teksas Deneyi ... 23

3.2.2.3 Standart Belçika Mafsallı Kiriş Deneyi ... 24

LĠTERATÜR ÖZETĠ ... 25

4.

MALZEME VE YÖNTEM ... 33

5.

vi

5.1.5 KarıĢım Suyu ... 36

5.1.6 Lif Takviyeli Polimer Kompozit Donatılar ... 37

5.1.7 Mafsallı KiriĢlerin Üretiminde Kullanılan Kalıplar ... 38

5.1.8 Mafsallı KiriĢlerin Üretiminde Kullanılan Kesme Donatıları ... 39

5.2 YÖNTEM ... 40

BULGULAR VE TARTIġMA ... 51

6.

6.2 DONATININ ADERANS PERFORMANSI ... 52

6.2.1 Cam Lifli Polimer Kompozit Donatılarla Ġlgili Genel Değerlendirme ... 63

SONUÇLAR VE ÖNERĠLER ... 65

7.

KAYNAKLAR ... 68

8.

ÖZGEÇMĠġ ... 72

vii

ġEKĠL LĠSTESĠ

Sayfa No

ġekil 1.1. Zamana göre korozyon geliĢimi ve etkili parametreler. ... 2

ġekil 1.2. Donatıda korozyon nedeniyle hacim artıĢı ve betonda çatlak oluĢumu. ... 3

ġekil 1.3. Korozyon sonucu betonarme elemanlarda oluĢan çeĢitli hasar mekanizmaları. ... 4

ġekil 1.4. KiriĢ elemanda ileri düzeyde korozyon hasarı ve Ġzmir‟de korozyon hasarına uğramıĢ elektrik direkleri. ... 5

ġekil 1.5. ÇeĢitli köprü ayakları ve köprü parapet mesnetindeki korozyon kaynaklı hasar. ... 5

ġekil 1.6. BOTAġ Petrol platformunda meydana gelen yapısal hasarlar ve diğer bazı köprü ayaklarındaki hasarlara örnekler. ... 5

ġekil 1.7. BOTAġ Petrol platformunda korozyon kaynaklı meydana gelen yapısal hasarlar. ... 5

ġekil 1.8. Bir arıtma tesisindeki korozyon hasarı ve tuzla iskelesindeki korozyon hasarı . ... 6

ġekil 1.9. Lif takviyeli donatıların durabilite kabiliyeti. ... 7

ġekil 2.1. Donatıya ulaĢan klorun donatıda meydana getirdiği korozyon sorunları. ... 10

ġekil 2.2. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan bir istinat duvarı ve güçlendirme uygulaması. ... 10

ġekil 2.3. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan bir istinat duvarı. ... 11

ġekil 2.4. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan yol yapımına ait saha görüntüleri. ... 11

ġekil 2.5. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan köprü tabliyeleri ve yol yapımına ait saha görüntüleri. ... 12

ġekil 2.6. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan köprü tabliyeleri ve güçlendirme çalıĢmaları. ... 12

ġekil 2.7. Lif takviyeli kompozit donatıların TBM ile tünel açma çalıĢmalarındaki Ģaft çıkıĢları olan soft-eye uygulamaları. ... 13

ġekil 2.8. Lif takviyeli kompozit donatıların Havalimanında kullanımına örnek. ... 13

ġekil 2.9. Donatıların plastik klipsle bağlanması. ... 14

ġekil 2.10. Zürih Havalimanında polimer kompozit donatılı döĢeme kullanılması. ... 14

ġekil 2.11. Pultrüzyon yönteminin üretim süreci. ... 16

ġekil 2.12. Pultrüzyon ürünü bazı malzemeler. ... 17

ġekil 2.13. Pultrüzyon yöntemi ile üretilmiĢ bazı donatı çubukları... 17

ġekil 3.1. Merkezi çekip-çıkarma deneyinin Ģematik gösterimi. ... 21

ġekil 3.2. GeliĢtirilmiĢ bazı merkezi çekip-çıkarma deney düzeneklerinin Ģematik gösterimi. ... 22

viii

ġekil 3.4. Bureau of standarts deney düzeneğinin Ģematik gösterimi. ... 23

ġekil 3.5. Texas çıkmalı kiriĢ deney düzeneği. ... 24

ġekil 3.6. Standart Belçika mafsallı kiriĢ deney düzeneği. ... 24

ġekil 5.1. Agregaların beton santrali stok sahasından alınması. ... 33

ġekil 5.2. Agregaların muhafaza haznelerine yerleĢtirilmesi. ... 34

ġekil 5.3. Atmosferik koĢullara karĢı agregaların koruma altına alınması. ... 34

ġekil 5.4. Aderans deneylerinde kullanılan yapay donatılar. ... 37

ġekil 5.5. Deneysel çalıĢmada kullanılan cam elyaf takviyeli polimer kompozit donatılar. ... 38

ġekil 5.6. Mafsallı kiriĢlerin üretimi için yaptırılan özel kalıplar. ... 38

ġekil 5.7. Mafsallı kiriĢlerde kullanılacak olan kesme donatılarının detayı.(<16mm çap) ... 39

ġekil 5.8. Yaptırılan ve kiriĢ dökümüne hazır halde laboratuvarda bulundurulan kesme donatıları. ... 40

ġekil 5.9. S4 kıvam sınıfının kontrolü için slump deneyinin uygulanıĢı. ... 41

ġekil 5.10. BaĢlıklama yapılarak çekme deneyi için hazırlanmıĢ kompozit donatılar. .. 42

ġekil 5.11. Çekme deneylerinde kullanılan deney düzeneği. ... 42

ġekil 5.12. Sıcak silikon ve borudan kılıf kullanılarak donatıların kenetlenme boylarının belirlenmesi. ... 43

ġekil 5.13. Kılıflarla aderans boyları sınırlandırılmıĢ cam elyaf takviyeli kompozit donatılar. ... 44

ġekil 5.14. Beton dökümüne hazır hale getirilmiĢ kalıp örneği ... 44

ġekil 5.15. Mafsallı kiriĢ deney düzeneği Ģeması. ... 45

ġekil 5.16. Mafsallı kiriĢ deney düzeneği. ... 46

ġekil 5.17. Yüklemede kullanılan tam otomatik hidrolik güç ünitesi. ... 46

ġekil 5.18. Üretilen mafsallı kiriĢlere ıslak çuvallarla kür uygulanması. ... 47

ġekil 5.19. Üretilen ve deneye hazır hale getirilen mafsallı kiriĢ örnekleri. ... 48

ġekil 5.20. Deneysel çalıĢmaların akıĢ diyagramı. ... 49

ġekil 6.1. KumlanmıĢ yüzeye sahip cam lifli donatının gerilme-birim deformasyon grafiği. ... 51

ġekil 6.2. Helisel sargılı yüzeye sahip cam lifli donatının gerilme-birim deformasyon grafiği. ... 52

ġekil 6.3. C35 beton-8 mm donatı çapı ve 10 Φ kenetlenmede cam lifli donatı gerilme-sıyrılma iliĢkisi. ... 53

ġekil 6.4. C35 beton-12 mm donatı çapı ve 1 0Φ kenetlenmede cam lifli donatı gerilme-sıyrılma iliĢkisi. ... 53

ġekil 6.5. C50 beton-8 mm donatı çapı ve 10 Φ kenetlenmede cam lifli donatı gerilme-sıyrılma iliĢkisi. ... 54

ġekil 6.6. C50 beton-12 mm donatı çapı ve 10 Φ kenetlenmede cam lifli donatı gerilme-sıyrılma iliĢkisi. ... 54

ġekil 6.7. C35 beton-8 mm donatı çapı ve 20 Φ kenetlenmede cam lifli donatı gerilme-sıyrılma iliĢkisi. ... 58

ġekil 6.8. C35 beton-12 mm donatı çapı ve 20 Φ kenetlenmede cam lifli donatı gerilme-sıyrılma iliĢkisi. ... 59

ix

ġekil 6.9. C50 beton-8 mm donatı çapı ve 20 Φ kenetlenmede cam lifli donatı gerilme-sıyrılma iliĢkisi. ... 59 ġekil 6.10. C50 beton-12 mm donatı çapı ve 20 Φ kenetlenmede cam lifli donatı

gerilme-sıyrılma iliĢkisi. ... 60 ġekil 6.11. Kumlama kusurları ve sargı kalitesi farkı. ... 64

x

ÇĠZELGE LĠSTESĠ

Sayfa No

Çizelge 5.1. Kullanılan çimentonun fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri. ... 35

Çizelge 5.2. Uçucu kül‟e ait kimyasal ve fiziksel özellikler. ... 36

Çizelge 5.3. Betonların üretiminde kullanılan süper akıĢkanlaĢtırıcının teknik özellikleri. ... 36

Çizelge 5.4. Proje kapsamında temin edilen kompozit donatı çeĢitleri. ... 37

Çizelge 5.5. Mafsallı kiriĢlerin üretiminde kullanılan C35 ve C50 karıĢım dizaynları. . 41

Çizelge 5.6. C35 ve C50 karıĢımlarından elde edilen 28 basınç dayanımı sonuçları. .... 41

Çizelge 5.7. Cam lifli donatılarda numune kodlamalarının detayı. ... 50

Çizelge 5.8. Çelik donatılarda numune kodlamalarının detayı ... 50

Çizelge 6.1. Donatılara ait çekme deneyi sonuçları ... 52

Çizelge 6.2. Kenetlenme boyu 10 Φ olan cam lifli donatılar için kritik bulgular. ... 55

Çizelge 6.3. Kenetlenme boyu 10 Φ olan cam lifli donatılar için eĢik değerlerde sıyrılmalar. ... 56

Çizelge 6.4. Kenetlenme boyu 20 Φ olan cam lifli donatılar için kritik bulgular. ... 60

Çizelge 6.5. Kenetlenme boyu 20 Φ olan cam lifli donatılar için eĢik değerlerde sıyrılmalar. ... 61

xi

KISALTMALAR

ACI American Concrete Ġnstitute

AK Aderans kopması

BS British Standart

BFRP Basalt Fiber Reinforced Polymer

CFRP Carbon Fiber Reinforced Polymer

DST Deney sonlanma türü

EN European Norm

FRP Fiber Reinforced Polymer

GFRP Glass Fiber Reinforced Polymer

ĠS-G Ġlk sıyrılma oluĢtuğı andaki gerilme

LPDT Potansiyometrik Cetvel

MG Maksimum gerilme

MGK Maksimum gerilmeye karĢılık gelen kuvvet

MG-S Maksimum gerilmeye ulaĢtığı andaki sıyrılma

RILEM Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux

TBM Tunnel Boring Machine

TS Türk Standardı

xii

SĠMGELER

Fyd Donatının Akma Dayanımı

xiii

ÖZET

KUMLANMIġ VE HELĠSEL SARGILI YÜZEY ÖZELLĠĞĠNE

SAHĠP CAM LĠFLĠ POLĠMER KOMPOZĠT DONATILARIN

ADERANS PERFORMANSLARININ MAFSALLI KĠRĠġ

YÖNTEMĠYLE ARAġTIRILMASI

Abdülkerim AYDIN Düzce Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü, ĠnĢaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi

DanıĢman: Doç. Dr. Ahmet BEYCĠOĞLU Haziran 2018, 71 sayfa

Bu çalıĢmada, çelik donatı ile farklı yüzey formlarındaki cam lifli polimer kompozit donatıların aderans performansları karĢılaĢtırmalı olarak incelenmiĢtir. Donatıların betonla olan aderans iliĢkileri belirlenirken eğilmede aderans deneylerinden olan Mafsallı KiriĢ yöntemi kullanılmıĢtır. Deneysel çalıĢmalarda beton kalitesinin aderansa etkisini belirlemek amacıyla C35 ve C50 sınıfında iki farklı beton, kenetlenme boyunun aderansa etkisini belirlemek amacıyla donatı çapının 10 katı ve 20 katı olmak üzere iki farklı kenetlenme boyu, donatıların yüzey özelliğinin aderansa etkisini belirlemek amacıyla kumlanmıĢ ve helisel sargılı olmak üzere iki farklı yüzey ve donatı çapının aderansa etkisini belirlemek amacıyla 8 mm ve 12 mm olacak Ģekilde iki farklı donatı çapı kullanılmıĢtır. Sonuç olarak lifli polimer kompozit donatıların yüzey tipinin ve yüzey oluĢturmadaki üretim kalitesinin lifli donatıların üretiminde kullanılan lif tipine kıyasla beton-donatı aderansı üzerinde daha etkin parametreler olduğu görülmüĢtür. Kaliteli ve doğru uygulanmıĢ yüzey formu sağlanan lifli polimer kompozit donatıların çelik donatıya kıyasla daha iyi bir aderans gösterebileceği de elde edilen sonuçlarda görülmektedir.

Anahtar Kelimler: Aderans performansı, Cam takviyeli polimer kompozit donatı, Mafsallı kiriĢ.

xiv

ABSTRACT

THE INVESTIGATION OF BOND PERFORMANCE OF GLASS FIBER POLYMER COMPOSITE BARS HAVING HELICALLY WRAPPED AND

SAND COATED SURFACE

Abdülkerim AYDIN Düzce University

Graduate School of Natural and Applied Sciences, Department of Civil Engineering Master‟s Thesis

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Ahmet BEYCĠOĞLU June 2018, 71 pages

In this study, bond behavior of steel rebar and glass fiber reinforced polymer composite bars was investigated comparatively. The hinged beam method, which is one of the bond experiments in bending, was used while determining the bond relations between reinforcement bars and concrete. In the experiments, two different concrete types employed to determine the effect of concrete quality (C35 and C50), two different embedment lengths employed to determine the effect of embedment lengths (10 and 20 times the diameter of the reinforcement), two different surfaces employed to determine the effect of surface properties of fiber reinforced polymer composite bars (sand coated and helically wrapped) and two different diameters employed to determine the effect of reinforcement diameter (8mm and 12 mm) were used as experimental parameters. As a result, it was found that the type of fiber reinforced rebars‟ surface and the quality of surface production of fiber reinforced bars are more important parameter on the bond performance bars than the fiber type used in the production of fiber reinforced polymer bars

Keywords: Bond performance, Glass fiber reinforced polymer composite bar, Hinged beam.

1

GĠRĠġ

1.

Bilindiği gibi, betonun basınç dayanımının yüksek, kesme dayanımının yaklaĢık basınç dayanımının yarısına eĢit, çekme dayanımının ise çok düĢük ve basınç dayanımının yaklaĢık %10‟u kadardır. Oysa yapı elemanlarının çoğunda, eğilme momentleri ve merkezi çekme kuvvetlerinden dolayı büyük çekme gerilmeleri oluĢmaktadır. Bu nedenle, betonun bu eksikliğini gidermek için, çekme gerilmelerini karĢılamak üzere, bu gerilmeler doğrultusunda çekme etkisinde kalacak olan bölgelere yeterli miktarda donatı konmuĢ, donatıyla beton arasındaki aderanstan yararlanılarak ortak çalıĢma sağlanmıĢ ve bu suretle betonarme yapı tekniği doğmuĢtur [1]. Dolayısıyla betonarme varlığını betonla donatı arasındaki aderansa borçludur.

Türkiye‟de inĢa edilen yapıların büyük çoğunluğu betonarme taĢıyıcı sisteme sahiptir. Betonarme taĢıyıcı sisteme sahip yapılar genellikle yüz yılın ötesinde servis verebilecek Ģekilde projelendirilirler. Betonun hizmet ömrü boyunca karĢılaĢtığı kimyasal ya da fiziksel olaylar karĢısında durabilite özelliklerinin iyi olması betonun mekanik özelikleri kadar önemlidir. Özellikle deniz suyuna maruz yapılarda ve endüstri yapılarında durabilite, en önemli sorunlardan biridir [2]. Bunun yanında, günümüzde betonarme yapıların en büyük sorunlarından bir tanesi de donatı korozyonu sonucu ortaya çıkan durabilite kayıplarıdır. Korozyon olayının baĢlaması ve geliĢmesi için zaman gerekmektedir. ġekil 1.1‟de betonarme yapılardaki korozyon geliĢiminin zamana bağlı davranıĢı görülmektedir [3].

2

ġekil 1.1. Zamana göre korozyon geliĢimi ve etkili parametreler.

Donatı korozyonu değiĢik mekanizmalar ile geliĢse de betonarme yapılarda hasar, eleman bünyesinde genleĢen ürünler oluĢması sebebi ile ortaya çıkmaktadır. Bir baĢka deyiĢle, oluĢan pas ürünleri ile hacimsel olarak artıĢa neden olan korozyon oluĢmadan önceki çelikten daha fazla hacim iĢgal etmektedir. Pas ürünleri değiĢkenlik gösterse de genelde çelikten altı kata kadar daha fazla hacim iĢgal edebilmektedir. Bu hacim artıĢı, baĢlangıçta donatı ile beton ara yüzündeki boĢlukları doldurmak sureti ile aderans dayanımında bir miktar artıĢa neden oluyor olsa da olayın devamında ara yüz bölgesinde önemli düzeyde aderans kayıplarına neden olmaktadır. Donatıdaki hacim artıĢı betonda ilave çekme gerilmeleri doğurmaktadır (ġekil 1.2). Bu gerilmeler, çekme dayanımı ve çekmede uzama oranı çok düĢük ve gevrek bir malzeme olan betonda donatıya paralel çatlaklar oluĢturabilmektedir. Betondaki çatlak oluĢumu, donatının korozyonunu, donatıdaki korozyon da betonun hasarını hızlandıran birbiriyle iliĢkili olaylar olup, betonarme elemanın ömrünü dolayısı bunun bir sonucu olarak da yapı güvenliğini azaltmaktadır [4].

3

ġekil 1.2. Donatıda korozyon nedeniyle hacim artıĢı ve betonda çatlak oluĢumu.

Betonarme sistemlerde çelik, beton içine gömülü olarak kullanılmaktadır. Doğru dizayn edilmiĢ geçirimsiz, kaliteli bir beton, çelik donatıyı iyice sararak fiziksel ve kimyasal olarak korozyondan korur. Fiziksel koruma donatıyı sıkıca sararak zararlı maddelerin donatıya ulaĢmasının engellenmesiyle, kimyasal koruma ise yüksek pH'lı bir ortam yaratılması ile gerçekleĢir. Ancak Ģiddetli çevresel etkilere maruz yapılarda kısa sürede korozyon geliĢimleri söz konusu olabilmektedir. Deniz yapılarında ve kimyasal madde üreten tesislerde çok hızlı geliĢebilen korozyon problemi, nispeten uzun zamanlarda klorürlere ve karbondioksit etkisine maruz diğer yapılarda da ortaya çıkmaktadır. Betonarme yapılarda oluĢan donatı korozyonu, yapının stabilitesi açısından önemli riskler içerir. Çelik donatı korozyon sonucu kesit ve düktilite kaybına uğrar. OluĢan reaksiyon ürünleri nedeniyle betonda meydana gelen genleĢme etkisi önceleri pas payı tabakasının çatlamasına, ilerleyen aĢamalarda ise tamamen dökülmesine yol açar. Bu durumda, hiç bir fiziksel ve kimyasal koruması kalmayan donatının çok daha hızlı

4

Ģekilde kesit kaybetmesi, zamanla tamamen yok olması mümkündür. Donatı-beton aderansı da korozyondan olumsuz etkilenir, ilerlemiĢ hasardurumunda aderans tamamen yok olur. Az miktardaki kesit kaybının bile özellikle öngerilmeli betonarme elemanlarda kullanılan öngerme halatlarının kopmasına yol açabilmesi, bu tür yapıların korozyona karĢı çok daha hassas olduklarını gösterir. Gereken tamir ve bakım masraflarının büyük ekonomik kayıplara yol açması, güvenlik kayıplarının yanında bir diğer önemli konu olarak kendini göstermektedir [5]. Donatıda oluĢan korozyon sonucu betonarme elemanlarda oluĢan çeĢitli hasar mekanizmaları ġekil 1.3‟te görülmektedir.

ġekil 1.3. Korozyon sonucu betonarme elemanlarda oluĢan çeĢitli hasar mekanizmaları.

Hasarın Ģekli ne olursa olsun hasar oluĢtuktan sonra donatılar zararlı çevre koĢullarına daha fazla maruz kalacaktır. Böylece hasarın Ģiddeti giderek artacak ve yapı emniyetli kullanım ömrünü yitirmeye baĢlayacaktır [5].

Korozyon kaynaklı sorunlar meydana gelen betonarme sistemlere örnekler ġekil 1.4, ġekil 1.5, ġekil 1.6, ġekil 1.7, ġekil 1.8 ve ġekil 1.9‟da sunulmuĢtur.

5

ġekil 1.4. KiriĢ elemanda ileri düzeyde korozyon hasarı ve Ġzmir‟de korozyon hasarına uğramıĢ elektrik direkleri [3], [6].

ġekil 1.5. ÇeĢitli köprü ayakları ve köprü parapet mesnetindeki korozyon kaynaklı hasar.

ġekil 1.6. BOTAġ Petrol platformunda meydana gelen yapısal hasarlar ve diğer bazı köprü ayaklarındaki hasarlara örnekler.

ġekil 1.7. BOTAġ Petrol platformunda korozyon kaynaklı meydana gelen yapısal hasarlar.

6

ġekil 1.8. Bir arıtma tesisindeki korozyon hasarı ve tuzla iskelesindeki korozyon hasarı [3].

Ülkemizde ve Dünya‟da inĢaat çeliği gibi metal esaslı malzemelerde meydana gelen korozyon küresel bir sorun olarak yapısal sistemlere tehdit oluĢturmaya devam etmektedir. Korozyon kaynaklı hasarlara önlem almak amacıyla korozyon oluĢumunu önleyici bazı tedbirlerin alınması gerekmektedir. Donatıyı korozyondan korumak amacıyla, epoksi kaplı inĢaat çeliği kullanımı ve katodik korumanın yanında galvaniz kaplama, paslanmaz çelik kullanımı ve beton katkıları gibi yöntemler kullanılabilmektedir [7]. Bu yöntemler bazı durumlarda etkili olsa da hala tamamen çelik korozyon sorunlarını ortadan kaldırmak mümkün olmamıĢtır[8].

ĠnĢaat çeliğindeki korozyondan kaynaklanan hasarların çözümünde önemli bir alternatif olabilecek ve çalıĢmanın ikinci bölümünde detaylı olarak tanımlanan yeni nesil lif takviyeli kompozit donatılar çeĢitli mühendislik yapılarında kullanılmaktadır. ġekil 5‟te bu donatıların kullanıldığı ve donatıların durabilite kabiliyeti ortaya konulan bir örnek görülmektedir. Örnekte Amerika‟nın Texas eyaletinde inĢa edilen TxDOT Sierrita de la CruzCreek köprüsünden yapımından 15 yıl sonra alınan karot bölgesindeki lif takviyeli kompozit donatılar görülmektedir. Alınan karot örnekleri, donatılar üzerinde hiçbir durabilite problemi oluĢmadığını dolayısıyla betonarme sistemde de durabilite kaynaklı sorun bulunmadığını göstermektedir [9].

7

ġekil 1.9. Lif takviyeli donatıların durabilite kabiliyeti.

Korozyon direncinin olması, çok hafif olması ve çeĢitli yüzey formlarında (düz, nervürlü, kumlanmıĢ v.b.) üretilebilmesi nedeniyle getirdiği avantajlar bu kompozit donatıların aderans performanslarını yeni ve önemli bir araĢtırma alanı olarak karĢımıza çıkarmaktadır.

Bu çalıĢmada çelik donatının korozyonu sonucu yapı durabilitesini azaltan yapısal sorunlara önemli bir alternatif çözüm getirebilecek lif takviyeli kompozit donatıların aderans performansları eğilme altında incelenmiĢtir. Bu amaçla, C35 sınıfında geleneksel beton ile C50 sınıfındaki yüksek dayanımlı betonlarla üretilen mafsallı kiriĢ numuneleri üzerinde çelik donatı ile farklı yüzey formlarındaki cam lifli polimer kompozit donatıların eğilmede aderans performansları karĢılaĢtırmalı olarak incelenmiĢtir. Bu çalıĢmada eğilme elemanlarındaki betonarme sistem davranıĢını daha iyi temsil etmesi, betonda yarılma ve donatıyı bırakma riski bulunmaması ayrıca lif takviyeli polimer kompozit donatıların kavranmasından kaynaklı sorunlar oluĢmaması nedeniyle Mafsallı KiriĢ yöntemi ile eğilme etkisindeki beton-donatı aderansı belirlenmeye çalıĢılmıĢtır. GerçekleĢtirilen deneysel çalıĢmalar ile yeni olan ve literatür boĢluğu bulunan bu konuya katkı sağlanması amaçlanmıĢtır.

8

LĠF TAKVĠYELĠ KOMPOZĠT DONATILAR

2.

Ġki veya daha fazla malzemenin üstün özelliklerinden faydalanmak üzere bir araya getirilmesi yoluyla üretilen yeni malzemelere kompozit malzeme denir. Günümüzde imalat teknolojilerindeki geliĢmeler ile yapı malzemelerindeki yeni teknoloji arayıĢları sonucunda birçok yeni kompozit ürün ortaya çıkmaktadır. Kompozit malzemenin yapısını oluĢturan bileĢenler kimyasal olarak farklıdırlar ve fazları birbirinden ayıran belirgin bir ara yüzey bulunmaktadır. Kompozit malzemeler literatürde çeĢitli adlarla anılmaktadır ve en sık kullanılanları “çok bileĢenli malzeme”, “çok fazlı malzeme”, “donatılı malzeme” ve “pekiĢtirilmiĢ malzeme” Ģeklindedir [10].

Lif takviyeli polimer kompozitler, tipik olarak, bir reçine matrisi içine gömülü yüksek çekme dayanımına sahip liflerden oluĢan kompozit malzemelerdir. Lifler kompozit malzemeye mukavemet ile sertlik sağlar ve genellikle uygulanan yüklerin çoğunu taĢır. Termoset yani ısı ile sertleĢen matris (tipik olarak epoksi) lifleri korur ve kayma gerilmeleri yoluyla lifler arasındaki kuvvet aktarımını sağlar. Yapı mühendisliği uygulamalarında kullanılan lif takviyeli polimer kompozit malzemelerde genellikle kullanılan lifler arasında cam lifi, karbon lifi, bazalt lifi ve aramid lifi sayılabilir [11]. Kompozit olarak üretilen yeni teknoloji ürünleri arasında betonarme donatısı olarak kullanılan çelik çubukların bazı özel projeler için vazgeçilmezliğini tartıĢılır hale getirecek lif takviyeli kompozit donatı çubukları da bulunmaktadır.

Lif takviyeli kompozit donatılar fiziksel ve mekanik özellikleri bakımından geleneksel çelik donatı çubuklarından farklılıklar içerir. Lif takviyeli kompozit donatının fiziksel ve mekanik özelliklerini, kompoziti oluĢturan matrisin özellikleri, lifin türü ve özellikleri, lif hacim oranı, lif matris ara yüzeyindeki yapıĢma kabiliyeti, lifin geometrisi ve matris içinde dağılımı gibi birçok parametre etkiler. Lif takviyeli kompozit donatıların geleneksel çelik donatı çubuklarına göre üstün özellikleri arasında yüksek çekme dayanımı, yüksek korozyon direnci, manyetik alan oluĢturmaması, hafif olması, düĢük ısıl ve elektrik iletkenliğine sahip olması sayılabilir. Lif takviyeli polimer donatıların geleneksel çelik donatı çubuklarına göre bazı zayıf özellikleri de bulunmaktadır. Bu zayıf özellikler arasında ise sünek olmaması yani akma davranıĢı göstermeyerek gevrek ve aniden kopması, düĢük elastisite modülü, yüksek maliyeti,

9

anizotrop yapısı nedeniyle dayanımın lif doğrultusuna bağlı olarak değiĢmesi gibi özellikler sayılabilir. Kolay kesile bilirliği, çok hafif olması, yüksek dayanıma sahip olması gibi özellikleri nedeniyle TBM (Tunnel Boring Machine) ile tünel açma iĢlerinde çok faydalı malzemeler olarak kabul görmektedirler. Bunlara ek olarak termal genleĢme katsayısı da betonun genleĢme katsayısına oldukça yakındır. Alkali reaksiyonlara karĢı yüksek direnci de dikkate alındığında, birçok alanda donatı çeliğine alternatif olma potansiyeli bulunmaktadır [11].

Lif takviyeli polimer kompozit ürün olarak üretilen yapay donatı çubukları arasında cam lifli, bazalt lifli ve karbon lifli olarak üretilenler sayılabilir. Bunlardan bazalt lifli donatı çubuğu, bazalt kayacının yüksek sıcaklıkta ergitilmesi ile elde edilen bazalt liflerin epoksi reçine kullanılarak betonarme yapılarda kullanılan çelik formuna getirilmesi yöntemiyle üretilmektedir. Bazalt lif takviyeli kompozit donatı çubuğu Amerika, Rusya ve Ukrayna gibi ülkeler baĢta olmak üzere birçok ülkede, bazı yapı elemanlarında donatı çeliğine alternatif olarak kullanılan ürünlerdendir. Lif takviyeli donatı çubuğunun bazı özellikleri aĢağıdaki Ģekilde özetlenebilir. Lif takviyeli donatı çubuklarının üretiminde malzeme olarak değiĢik lifler ile epoksi reçine kullanılmakta ve pultrüzyon yöntemiyle Ģekil verilmektedir.

2.1. LĠF TAKVĠYELĠ KOMPOZĠT DONATILARIN KULLANILDIĞI ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ UYGULAMALARI

Lif takviyeli kompozit donatılar hafif ve antikorozif olması, farklı yüzeylerde ve istenilen boylarda üretilebilmesi, yüksek dayanımlı olması vb. özellikleri nedeniyle çok farklı ve özel projelerde kullanım alanı bulmaktadır.

Lif takviyeli kompozit donatıların kullanıldığı ilgi çekici ve özel projelerden bir tanesi gemilerin bakım ve onarımı için kullanılan ve dryduck denilen havuzlardır. Bu havuzların içerisine gemi alındıktan sonra havuzlardaki bütün su dıĢarı basılarak gemilerin bakım onarım çalıĢmaları için kuru ortam sağlanır. Bu havuzlarda su boĢaltıldıktan sonra havuz yüzeyleri tuzlu su ortamının ardından direkt olarak güneĢ ıĢınları ile kurumaktadır. Sürekli ıslanma-kuruma çevrimleri nedeniyle bu havuzların betonarme duvarlarındaki paspayı tabakasında zayıflık meydana gelmekte ve bu zayıflıklardan dolayı oluĢan kapiler boĢluklar nedeniyle deniz suyundaki klor paspayını geçerek donatılara ulaĢmaktadır. Donatıya ulaĢan klor donatıda önemli düzeyde korozyon sorunları oluĢturmaktadır. Lif takviyeli kompozit donatı kullanılan Pearl

10

Harbor limanı dryduck havuzuna ait görüntü ile havuzda meydana gelen korozyon kaynaklı yapısal hasar ve lif takviyeli kompozit donatı ile güçlendirme uygulamasına ait görüntü ise ġekil 2.1‟de görülmektedir [12].

ġekil 2.1. Donatıya ulaĢan klorun donatıda meydana getirdiği korozyon sorunları.

Lif takviyeli kompozit donatılar deniz kenarındaki istinat duvarlarında da kullanılmaktadır. Palm Beach Florida‟da yapılan bir istinat duvarı ve güçlendirme uygulaması bu kullanıma bir örnek olarak verilebilir (ġekil 2.2).

ġekil 2.2. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan bir istinat duvarı ve güçlendirme uygulaması.

Diğer bir örnek ise ġekil 2.3‟te görülen Hawaii Maui adasındaki Honoapiilani karayolu güney tarafı istinat duvarı yapımıdır [12].

11

ġekil 2.3. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan bir istinat duvarı.

Lif takviyeli kompozit donatılar ulaĢtırma sistemlerinde de kullanılabilmektedir. Amerika‟nın West Virginia eyaletinde ve Hollanda‟da lif takviyeli kompozit donatıların kullanıldığı beton yol yapımına ait saha görüntüleri ise ġekil 2.4‟te görülmektedir [12].

ġekil 2.4. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan yol yapımına ait saha görüntüleri.

ġekil 2.5‟te ise yine Amerika‟dan iki örnek sunulmuĢtur. Amerika‟nın UTAH eyaletinde inĢaa edilen Emma Park köprüsü tabliyelerinde ve Florida eyaletinin ikinci büyük kenti olan Miami‟de Metro inĢaatındaki yükseltilmiĢ kılavuz yol yapımında da lif takviyeli kompozit donatılar yoğun olarak kullanılmıĢtır [13].

12

ġekil 2.5. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan köprü tabliyeleri ve yol yapımına ait saha görüntüleri.

ġekil 2.6‟da Kanada‟dan iki örnek proje görülmektedir. Kanada‟nın baĢkenti olan Ottawa‟da yer alan Pedestrian Köprüsü tabliyesinde ve Ontario Ģehrinde 3. Concession Road köprüsünün güçlendirilmesinde de bu kompozit donatılar kullanılmıĢtı [13].

ġekil 2.6. Lif takviyeli kompozit donatılar ile yapılan köprü tabliyeleri ve güçlendirme çalıĢmaları.

Lif takviyeli kompozit donatıların inĢaat mühendisliği alanındaki en önemli uygulamalarının baĢında TBM ile tünel açma çalıĢmalarındaki Ģaft çıkıĢları olan soft-eye uygulamaları gelmektedir. Soft-Eye uygulamasında kompozit donatıların en önemli avantajı anizotrop yapılarından dolayı TBM çıkıĢında eksenine paralel yönde kolay yenilmesi ve TBM‟in istinat duvarında göçmelere neden olmadan çıkabilmesidir. Londra Docklands‟den Arsenal Woolwich‟e uzanan metro tünelindeki TBM Ģaft çıkıĢı soft-eye uygulaması ve Singapur‟da Alpine Bau GmbH tarafından yapılan King Albert Park Ġstasyonundaki TBM Ģaft çıkıĢı soft-eye uygulaması ise ġekil 2.7‟degörülmektedir [12], [14].

13

ġekil 2.7. Lif takviyeli kompozit donatıların TBM ile tünel açma çalıĢmalarındaki Ģaft çıkıĢları olan soft-eye uygulamaları.

Lif takviyeli kompozit donatıların kullanımına faklı bir uygulama örneği Avusturya Havayolları‟na ait Viyana Uluslararası Havalimanındaki 1000 m² donatılı döĢeme uygulaması Ģeklinde inĢaat edilmiĢtir. 2006 yılında yapılan ve ġekil 2.8‟de inĢaat aĢaması görülen uygulamanın gerekçesi ise son derece hassas elektronik uçak ekipmanı ayarı yapılacak bir alan için manyetik etkisi olmayan donatı ihtiyacıdır. Bu uygulama ile hassas uçak ekipmanı ayarları yapılırken çeliğin manyetik alan oluĢturması nedeniyle ayarlara vereceği zarar önlenmiĢtir [14].

ġekil 2.8. Lif takviyeli kompozit donatıların Havalimanında kullanımına örnek.

ġekil 2.8‟de görüleceği üzere Viyana Uluslararası Havalimanındaki uygulamada donatıların birbirleriyle olan bağlantılarında da plastik tercih edilmiĢ ve plastik klipsler kullanılmıĢtır. Donatıların plastik klipsle bağlantısına örnek ġekil 2.9‟daki bazalt lifli donatı üzerinde yapılmıĢ olan uygulamada görülmektedir [15].

14

ġekil 2.9. Donatıların plastik klipsle bağlanması.

Viyana Uluslararası Havalimanı‟ndaki uygulamaya benzer Ģekilde Zürich-Flughafen‟de bulunan ve Ġsviçre´nin en büyük uluslararası havalimanı olan Zürih Havalimanında Havaalanı kapasitesinin büyütülmesi ve ġengen kriterlerine uygun hale getirilmesi için 2009-2010 yıllarında geniĢletme çalıĢması yapılmıĢtır (ġekil 2.10). Bu geniĢletme çalıĢmasında döĢeme içerisinden bir sinyalizasyon sistemi geçirilmiĢ ve bu sistemin daha sağlıklı iĢlemesi için manyetik alan oluĢturan çelik donatılı betonarme döĢeme yerine nötr olan yapay donatılı döĢeme kullanılmıĢtır [16].

ġekil 2.10. Zürih Havalimanında polimer kompozit donatılı döĢeme kullanılması.

2.1.1. Pultrüzyon Yöntemiyle Lif Takviyeli Kompozit Donatıların Üretimi

Pultrüzyon yöntemi, malzemenin kalıp boyunca çekilerek üretilmesi esasına dayanır. Pultrüzyon hattının çalıĢma prensibinde; makineden ayrı bir bölümde bulunan elyaflar bobinlerden çekilir. Bu elyaflar ilk olarak matris malzemesi olan reçine içinden geçerek ön kalıp olarak adlandırılan bölümden geçer ve daha sonra içlerindeki hava ve fazla reçineden arındırılır. Ön kalıptan çıkan malzemenin kullanım yerinde atmosfer ve diğer

15

dıĢ etmenlerden korunması için esas kalıba girmeden önce yüzeyi kaplanır. Kalıptan çıkan profiller, paletler tarafından çekilmesi suretiyle sistemin sürekliliği sağlanır ve son iĢlem olarak istenen uzunluğa gelen malzemenin bıçaklar vasıtası ile kesilmesi sonucu iĢlem tamamlanmıĢ olur. Boyuna mukavemetin yüksek olduğu bu üretim Ģeklinde malzemenin enine mukavemetini de artırmak amacı ile özel olarak düğümlü üretilmiĢ fitil (keçe), dokunmuĢ ya da farklı eksenel yönlere sahip cam kumaĢlar ile kaplanır (ġekil 2.11). Bunların dıĢında da yüzey düzgünlüğünü ve atmosferik etkileri azaltmak için termoplastik yüzey tülü çok kullanılan takviye malzemesidir. Bu metodun önemli özelliklerinden biri de kullanılan reçineye istenilen özellikleri geliĢtirmek amacı ile dolgu malzemeleri katılabilmesidir. Maliyeti düĢürmek için 3-6 mikron boyutunda olan kalsiyum karbonat (kalsit), alev dayanımı istendiğinde alüminyum hidroksit, korozyon dayanımı istendiğinde kil, elektriksel izolasyon istendiğinde alüminyum trihidrat gibi dolgu maddeleri kullanılabilmektedir. Mevcut lif takviyeli kompozit malzemelerin özellikleri önemli ölçüde özel formülasyonu, bileĢenleri ve üretim yöntemine bağlı olarak değiĢir. Lif takviyeli kompozit malzemelerin özellikleri genellikle üretilen ürünün deneysel testleri ile elde edilir. Genel olarak, lif takviyeli kompozit malzemeler inĢaat sektöründe kullanılmak üzere uygun hale getiren bazı özel karakteristiklere sahiptir. Bu özellikler arasında yüksek mukavemet, anti korozif yapı, hafiflik, yorulma dayanımı, manyetik olmama, elektrik yalıtımı sayılabilir. Tüm lif takviyeli polimer malzemeler çekme etkisinde lineer elastik gerilme-Ģekil değiĢtirme davranıĢı gösterir. Lif takviyeli kompozit malzemelerde bilinmesi gereken kritik bir özellik ise genellikle akma sınırlarının olmamasıdır ve bazı karbon türleri dıĢında elastisite modülleri çelikle kıyaslandığında düĢüktür [11], [17].

16

ġekil 2.11. Pultrüzyon yönteminin üretim süreci [8].

Pultrüzyon yöntemi ile üretilmiĢ bazı profil malzemeler ġekil 2.12‟de ve cam lifi, bazalt lifi, karbon lifi gibi liflerin epoksi reçine kullanılarak betonarme yapılarda kullanılan çubuk donatı formunda örnekleri ise ġekil 2.13‟te görülmektedir.

Fitiller

Sürekli iplikçik sargısı

Klavuz sevk plakası

Reçine emdirme

Yüzey kaplama

Yüzey hazırlama

Şekillendirme ve kür

Çekme sistemleri (paletli veya ileri geri hareketli çektirme)

17

ġekil 2.12. Pultrüzyon ürünü bazı malzemeler [17].

18

BETON-DONATI ADERANSI

3.

Bilindiği gibi beton ile içerisindeki donatı, meydana gelen etkiler nedeniyle Ģekil değiĢtirirler. Bu sırada iki malzeme arasında gerilmelerin geçiĢi meydana gelir. Arada sıyrılma olmaksızın bu tür gerilme geçiĢinin ortaya çıkmasına aderans denir

Aderansın üç temel nedene dayandığı kabul edilmektedir. Bunlar;

 Çelik ve beton arasında “yapıĢma” olarak nitelendirilebilecek moleküler ve kapiler bağ kuvvetleri,

 Beton ve çelik çubuk arasında oluĢan sürtünme kuvvetleri,

 Yüzeyinde çıkıntılar bulunan aderansı geliĢtirilmiĢ çubukların (nervürlü donatı) kullanılması durumunda ortaya çıkan ve nervürler ile beton diĢler arasında oluĢan diĢ kuvvetleri ve kenetlenme [19].

3.1. ADERANSA ETKĠ EDEN BAġLICA FAKTÖRLER

Aderans gerilmesinin birçok parametreye bağlı olduğu bilinmektedir. Örneğin beton karıĢım dizaynı yarmada çekme dayanımı gibi beton mekanik özelliklerini değiĢtirmekte ve beton mekanik özellikleri de aderans performansı üzerinde etkileyici bir rol oynamaktadır.

Bir diğer parametre ise kenetlenme boyudur.

TS500‟de kenetlenme boyu için verilen Denklem 1 incelenecek olursa; betonun çekme dayanımındaki değiĢim ihtiyaç duyulan kenetlenme boyu üzerinde direk etkenlerden bir tanesidir. Denklemde; lb kenetlenme boyunu, fyd kullanılan donatının tasarım akma dayanımını ve fctd ise kullanılan betonun tasarım çekme dayanımını göstermektedir [20].

Aderans üzerinde beton parametreleri kadar donatı özellikleride etkendir.

19

Örneğin donatının yüzey niteliği son derece önem taĢımaktadır. Korozyona uğramıĢ, yüzeyleri topraklı, çamurlu, yağlı donatıların kullanılması durumunda aderans dayanımı önemli düzeyde düĢebilmektedir.

Donatının yüzey geometrisi de çok önemli bir aderans parametresidir. Düz donatılarda aderansın bir kısmı beton ile donatı yüzeyi arasındaki kimyasal yapıĢma sayesinde nervürlü donatılarda ise aderansın çok önemli bir bölümü, diĢlerin eğimli yüzeylerinin betona yaslanmasıyla oluĢan eğik kuvvetler sayesinde sağlanmaktadır. Bu nedenlerle kullanılacak donatı seçiminde yüzey geometrisi bakımından diĢli yani nervürlü donatıların seçilmesi aderansa büyük oranda katkı sağlayacaktır [20], [21].

Donatı özelliklerinden donatı çapının etkisi değerlendirildiğinde ise donatı çapı değiĢtikçe, kenetlenmeyi sağlayan çevrenin, uygulanan kuvveti etkileyen alana oranı değiĢmektedir. Yani, donatı çapı artıkça hem kesit alanı artan donatıya gelen kuvvetin artması sonucu kenetlenme azalmakta, hem de donatı diĢ kuvvetlerinin oluĢturduğu ve yarılma çatlağına sebep olan radyal gerilmelerin artması da söz konusu olmaktadır. Buradan, yarılma kırılmasında, betonda oluĢan çekme gerilmelerinin çapla orantılı olarak arttığı ortaya çıkmaktadır.

Bilindiği gibi teknolojik geliĢmelerin bir sonucu olarak her alanda yeni kompozit ürünler ortaya çıkmaktadır. Kompozit ürünler arasında lifli donatı çubukları da yer almaktadır. Çelikten farklı olarak üretilen donatıların üretildiği malzemelerde aderansa etki eden bir değiĢken olarak düĢünülmelidir. Ayrıca kenetlenme boyu, pas payı, sargı donatısı, donatıların konumu da aderansı etkileyen parametrelerdir [20],[21].

3.2. ADERANS DENEYLERĠ

Bu konuda yapılan deneyler genelde dıĢ aderans denilen direkt aderansla ilgili özellikleri (kenetlenme, bindirmeli ekleme, sınır gerilme) konu alan çekip-çıkarma (pull-out) deneyleri ile iç aderans denilen çatlama özelliklerini konu alan kiriĢ deneyleri olmak üzere iki türlüdür. Yaygınlığı daha az olan itip-çıkarma (push-out) deneyleri de yapılmaktadır [22].

Daha önce de belirtildiği gibi betonarmenin varlığı betonla donatı arasında mevcut, önemi ilk araĢtırmacıların gözünden bile kaçmamıĢ olan aderans olayına bağlıdır. 20. Yüzyılın baĢından bugüne kadar aderans dağılımını, kenetlenme boyunu ve bunları etkileyen parametreleri belirlemek amacıyla çok sayıda deneysel çalıĢma yapılmıĢtır.

20

Ancak bu deney türlerinin hemen hiçbiri donatı-beton aderansını tam anlamıyla yansıtmamaktadır. Bunun baĢlıca nedenlerinden bazıları aĢağıda verilmektedir:

 Aderans-kesme kuvveti iliĢkisinin tam olarak aydınlatılamamıĢ olması,

 Deney numunelerinin boyutlarının, ekonomik ve pratik nedenlerle gerçeği tam yansıtmaması,

 Bazı deney türlerinde uygulamadakinden farklı olarak ihmal edilemeyecek büyüklükte yerel gerilmelerin meydana gelmesi,

 Donatı çubukları arasındaki uzaklık ve beton örtü kalınlığının uygulamadakinden çok farklı oluĢu.

Donatı-beton aderansının ve kenetlenme boyunun belirlenmesinde, en basiti olduğundan, merkezi çekip çıkarma (pull-out testi) deneyi en yaygın olarak kullanılmaktadır. Elemanların eğilmede donatı-beton aderansını ölçmek için de kiriĢ deneyleri geliĢtirilmiĢtir. AĢağıdaki baĢlıklarda bazı deney türleri sunulmuĢtur [6], [18].

3.2.1. Çekip-Çıkarma (Pull-Out) Deneyi

Çekip çıkarma deneyi, aderans deneyleri arasında en basiti dolayısıyla da en yaygın olarak kullanılanıdır. Bu deneyde, silindir ya da prizmatik beton numuneler içerisine yerleĢtirilen donatıya merkezi yük uygulanarak betona göre sıyrılması ölçülmektedir (ġekil 3.1). Sıyrılmanın 0,25 mm olduğu yüke karĢılık gelen aderans gerilmesi, emniyetli aderans gerilmesi olarak adlandırılmaktadır [6], [18].

21

ġekil 3.1. Merkezi çekip-çıkarma deneyinin Ģematik gösterimi.

Merkezi çekip-çıkarma deneyi basit bir deney olmasına rağmen, deney elemanında donatıya dik kesme kuvvetlerinin bulunmayıĢı, mesnedin betona uyguladığı yerel basınç gerilmelerinin fazla olması, beton örtü kalınlığının çok büyük oluĢu ve betonda çekme çatlaklarının oluĢmaması gerçek davranıĢı tam olarak yansıtmamaktadır. Bu nedenle merkezi çekip-çıkarma deneyi kenetlenme boyunun belirlenmesi amacına yönelik çalıĢmalar için çok uygun olmamaktadır. Bununla birlikte deney farklı sınıf donatıların betonla aderanslarının kolayca karĢılaĢtırılması için uygun olmaktadır. Merkezi çekip-çıkarma deneyinin yukarıda belirtilen sakıncalarını ortadan kaldırmak amacıyla daha farklı birçok deney düzeneği geliĢtirilmiĢtir (ġekil 3.2). Bu düzeneklerde, mesnette oluĢturan aĢırı yerel basınç gerilmeleri giderilmiĢ ancak diğer sakıncalar maalesef ortadan kaldırılamamıĢtır.

22

ġekil 3.2. GeliĢtirilmiĢ bazı merkezi çekip-çıkarma deney düzeneklerinin Ģematik gösterimi.

GeliĢtirilen diğer bir çekip-çıkarma deneyi de dıĢmerkez çekip-çıkarma deneyidir (ġekil 3.3). Bu düzenek, düĢey konumda olması nedeniyle, kiriĢlerdeki sehimleri temsil etmemesi dıĢında, donatıya dik kesme kuvvetlerinin bulunması, eğilmeden dolayı çatlama meydana gelmesi, donatı civarında yerel basınç gerilmelerinin oluĢmaması ve pas payının daha gerçekçi olması nedeniyle, diğer çekip-çıkarma deneylerine göre daha gerçekçi olduğu açıktır.

23 3.2.2. KiriĢ Deneyleri

Çekip-çıkarma deneylerinin eğilmeye çalıĢan bir elemandaki gerçek durumu yansıtamamasından dolayı kiriĢ deneyleri geliĢtirilmiĢtir. Özellikle eğilmede çekme çatlaklarının aderans davranıĢını etkilediği kabul edildiğinden beri, çekip-çıkarma deneyleri, kiriĢ testlerinden daha az güvenilir olarak dikkate alınmıĢtır. KiriĢ deneylerinden en yaygın olarak kullanılanları, Bureau of standards deneyi, Texas deneyi, standard Belçika mafsallı kiriĢ deneyi ve büyük boyutlu betonarme kiriĢler üzerinde yapılan kiriĢ çatlama deneyidir [6], [18], [22].

3.2.2.1. Bureau of Standards Deneyi

Kenetlenme boyunun saptanmasında daha gerçekçi Ģartları sağlayan bir deney türüdür. ġekil3.4‟te gösterilen Bureau of standards deney elemanında kesme kırılmasını önlemek için aĢırı etriye kullanmak gerekmektedir. Bu durum ise aderansı büyük ölçüde etkilemektedir. Dolayısıyla, gerçeğe daha yakın sonuçlar elde etmek açısından önemli bir sakınca doğmaktadır [6], [18].

ġekil 3.4. Bureau of standarts deney düzeneğinin Ģematik gösterimi.

3.2.2.2. Teksas Deneyi

Bureau of Standards deneyine benzer Ģekilde kenetlenme boyunun incelendiği bu deneyin sakıncası, donatının gerçekle bağdaĢmayacak geniĢlikte bir beton kütleye gömülmüĢ olmasıdır (ġekil 3.5). Bu kiriĢ tipinde de baĢlıca önemli olan, donatıyı örten betonu sınırlayabilecek olan mesnetin uyguladığı yerel basınç gerilmelerinin önlenmesidir. Böylece yarılma göçmesinin önlenmesi ortadan kaldırılmaktadır [6].

24

ġekil 3.5. Texas çıkmalı kiriĢ deney düzeneği.

3.2.2.3. Standart Belçika Mafsallı Kiriş Deneyi

KiriĢ deneylerinden bir diğeri de standart BMK (Belçika Mafsallı KiriĢ) deneyidir. Bu deneyin Ġngiliz standardı deneyinden farkı kiriĢin ortasında bir mafsal bulunmuĢ olmasıdır. Buradaki mafsalın amacı, donatıda oluĢan F kuvvetinin doğru olarak hesaplanmasına imkân tanımaktır. Bu çalıĢmanın hazırlanmasında kullanılan deney düzeneği bu olduğundan, daha ayrıntılı açıklamasına yapılan çalıĢmalar baĢlığı altında yer verilmektedir. Standart BMK deneyinin Ģeması ġekil 3.6‟da gösterilmiĢtir [6], [18].

25

LĠTERATÜR ÖZETĠ

4.

Yan ve diğ. (2017) cam lifli polimer donatıların aderans dayanımlarının tahmini için bir optimizasyon modeli geliĢtirmiĢlerdir. ÇalıĢmada literatürde bulunan 157 kiriĢ deney verileri değerlendirilerek; donatı çapı, yüzeyi, konumu kenetlenme boyu, pas payı ve beton basınç dayanımı gibi, aderans dayanımını etkileyen parametreler belirlenmiĢtir. Yapılan karĢılaĢtırmalar kurulan modelle deney sonuçlarının birbirine oldukça yakın olduğunu ortaya koymuĢtur [23].

Abdalla (2002) eğilmeye maruz FRP (Fiberglass Reinforced Polymer) donatılı beton elemanların sehimlerinin tahminine iliĢkin bazı yaklaĢımlar geliĢtirmiĢtir. Bu yaklaĢımlarla yapılan tahminler GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) ve CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) donatılar kullanılarak üretilen kiriĢ elemanların deney sonuçlarıyla karĢılaĢtırılmıĢtır. Önerilen analitik yöntemin, literatürde mevcut olan çelik, GFRP ve CFRP donatılarla üretilen 8 betonarme döĢemenin deney sonuçlarıyla da uyumlu olduğu gözlenmiĢtir. ÇalıĢmanın sonunda, deneysel ve teorik sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu sonucuna varılmıĢtır [24].

Kim ve diğ. (2011) çelik elemanlarda oluĢan korozyon ve yorulma problemlerini ortadan kaldırmak için geçici yapılarda tekrar kullanılabilir cam lifli polimerlerden tabliye panelleri üretmiĢlerdir. ÇalıĢmada panel elemanlar çevrimsel yükler altında teste tabi tutulmuĢlardır. Test sonuçları panellerin hem dayanım hem de kullanılabilirlik limitlerini sağladığını ortaya koymuĢtur [25].

Baena ve diğ. (2011) yaptıkları çalıĢmada, GFRP donatıların kullanıldığı çekme elemanlarının deneysel davranıĢlarını incelemiĢlerdir. ÇalıĢmalarında, çekme elemanlarının Ģekil değiĢtirmeleri ve çatlak dağılımlarını belirlemeyi amaçlamıĢlardır. ÇalıĢmanın sonunda yük-yerdeğiĢtirme ve çatlak açıklıklarının doğrudan donatı oranına bağlı olduğu sonucunu ortaya koymuĢlardır. ÇalıĢma sonuçlarının ACI (American Concrete Ġnstitute) ve Eurocode 2‟ye uygunluğunu da analiz etmiĢlerdir [26].

Zhou ve diğ. (2011) asidik ortamların GFRP ve çelik donatıların durabilitelerine etkilerini incelemek üzere deneysel bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. Deney elemanları farklı oranlarda asit çözeltisine maruz bırakılarak korozyona uğratılmıĢtır. 120 adet

26

çekip-çıkarma numunesi üretilerek farklı çevre koĢullarının donatıların aderans dayanımına etkileri belirlenmeye çalıĢılmıĢtır. 75 gün boyunca Ģebeke suyu, pH=2, pH=3 ve pH=4 koĢullarına maruz bırakılan GFRP donatılarının aderans dayanımlarında sırasıyla %11, %22, %17.2 ve %14 azalma olduğu gözlemlenmiĢtir. Çelik donatılarda ise pH=2, pH=3 koĢulları için sırasıyla %19,6 ve %12,3 azalma meydana gelmiĢtir [27]. You ve diğ. (2015) FRP donatıların çekme performanslarının artırılması için karıĢımında kullanılan malzemeler ve üretim yöntemi üzerine bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. FRP donatıların çekme ve aderans dayanımını etkileyen toplam 6 faktör değiĢtirilmiĢtir. %78 lif oranında 900 MPa çekme dayanımına sahip yeni bir GFRP donatı üretilmiĢtir. Üretilen yeni ürünün malzeme özelliklerinin mevcut bulunan malzemelerden daha üstün olduğunu yapılan testler sonunda görmüĢlerdir [28].

Mazaheripour ve diğ. (2013) mevcut yönetmeliklerde çelik donatı için geçerli olan aderansla alakalı öneri ve kuralların GFRP donatılar için de geçerli olup olmadığını belirmek için deneysel bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. Donatı çapının, yüzey özelliklerinin, kenetlenme boyunun ve beton örtü kalınlığının değiĢken olarak alındığı çalıĢmada kendiliğinden yerleĢen betonların GFRP ve çelik donatılara olan aderansın davranıĢı 36 çekip-çıkarma deney numunesiyle belirlenmeye çalıĢılmıĢtır. ÇalıĢmanın sonunda bütün elemanlarda aderansın kaybolduğu görülmüĢtür. Beton örtü kalınlığının ve kenetlenme boyunun aderans dayanımını oldukça etkilediğini gözlemlemiĢlerdir. Bunun yanında nervürlü ve kumlanmıĢ yüzeye sahip elemanlarında aderans davranıĢlarının farklı olduğunu ifade etmiĢlerdir [29].

Galati ve diğ. (2006) çalıĢmalarında sıcaklığın, beton ve FRP donatı aderansına etkisini deneysel olarak incelemiĢlerdir. ÇalıĢmada, deney numuneleri 70 ºC‟ye kadar farklı sıcaklık çevrimlerine maruz bırakılmıĢ ve çekip-çıkarma deneyi gerçekleĢtirilmiĢtir. Sonuçlar, artan sıcaklıkların aderansın artan sıcaklıklardan önemli ölçüde etkilendiğini ve oldukça azaldığını göstermiĢtir [30].

Yoo ve diğ. (2016), GFRP donatılı ve karma donatılı (GFRP+Betonarme Donatısı) ultra yüksek dayanımlı betonlarla üretilen kiriĢlerin eğilme davranıĢlarını incelemiĢlerdir. Üç GFRP donatılı ve dört karma donatılı kiriĢ farklı donatı oranlarında üretilmiĢ ve test edilmiĢtir. GFRP donatı miktarındaki artıĢ, kiriĢlerin eğilme davranıĢlarını geliĢtirmiĢtir. Ayrıca kiriĢlerin çatlak sonrası rijitlik, yük taĢıma kapasitesi ve süneklikleri de artmıĢtır. Bunun yanında, betonarme donatısı ile GFRP donatıların yer değiĢtirmesiyle üretilen

27

karma donatılı kiriĢlerde çatlak sonrası rijitlikte artıĢ gözlenirken, Ģekil değiĢtirme kapasitesi azalmıĢtır [31].

Berry ve diğ. (2017), gerçekleĢtirdikleri çalıĢmada, donma noktasının altındaki sıcaklıkların GFRP bar elemanlarla güçlendirilmiĢ kiriĢlerin davranıĢlarına ve taĢıma kapasitesine etkilerini incelemiĢlerdir. Deney kiriĢleri, 20 °C, 0 °C, −20° C, ve −40 °C olmak üzere dört farklı sıcaklık değeri için, dört nokta eğilme deneyi ile test edilmiĢtir. ÇalıĢmanın sonunda azalan sıcaklıklarda daha yüksek taĢıma kapasitesine ulaĢıldığını gözlemlemiĢlerdir [32].

Ceroni ve diğ. (2006) betonarme elemanların servis ömrünü etkileyen malzeme özelikleri ve etkileĢim mekanizmalarını belirlemek için FRP donatıların durabilite özellikleri üzerine kapsamlı bir literartür çalıĢması gerçekleĢtirmiĢlerdir. Ayrıca çalıĢmada, uluslararası yönetmeliklerde yer alan tasarım kuralları tartıĢılmıĢ ve durabilite performansını da dikkate alan azaltma faktörleri özetlenmiĢtir[33].

Elgabbas ve diğ. (2016) çalıĢmalarında yeni bir yapı malzemesi olan BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymer) donatıların, yapısal performanslarını betonarme kiriĢler üzerinde incelemeyi amaçlamıĢlardır. Toplam 6 adet BFRP donatılı kiriĢ test etmiĢlerdir. Deneylerde 10 mm, 12 mm ve 16 mm çaplarında kumlanmıĢ yüzey üzerine sargılı donatılar kullanılmıĢtır. KiriĢler 4 nokta eğilme deneyine maruz bırakılmıĢtır. Test sonuçları çatlak dağılımı, sehim ve kırılma biçimleri bakımından değerlendirilmiĢtir [34].

Yoo ve diğ. (2016) GFRP donatılı ve ultra yüksek performanslı lifli betonlarla üretilen kiriĢler üzerinde deneysel bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. Bu amaçla, 0.0053–0.0171 donatı oranı aralığında 4 farklı kiriĢ test etmiĢlerdir. Bütün deney elemanlarının oldukça rijit bir davranıĢ sergilediğini, bunun yanında kullanılabilirlik sınırı bakımından ACI 440.1R ve CAN/CSA S806 belirtilen çatlak geniĢliği kriterlerini sağladığını ve CAN/CSA-S6 yönetmeliğinde vurgulanan sünekliğe sahip olduğunu belirtmiĢlerdir. Ayrıca daha yüksek donatı oranına sahip kiriĢlerin baĢlangıç rijitliği, taĢıma kapasitesi, süneklik ve Ģekil değiĢtirme kabiliyeti gibi eğilme performanslarının daha iyi olduğunu belirlemiĢlerdir [35].

Hao ve diğ. (2009) çalıĢmalarında GFRP ve çelik donatıların aderans davranıĢlarını incelemiĢlerdir. ACI Ģartnamesine uygun olarak 180 adet çekip-çıkarma deneyi gerçekleĢtirilmiĢtir. Deneylerde nervürler arası mesafe, kenetlenme boyu, donatı çapı, beton basınç dayanımı, beton örtü kalınlığı ve gömülme derinliği değiĢken olarak

28

belirlenmiĢtir. Deney sonuçlarının da dikkate alındığı sayısal çözümleme sonucu yeni bir ölçüt geliĢtirmiĢlerdir. ÇalıĢmanın sonunda kenetlenme boyu ve aderans dayanımı için bir bağıntı önermiĢlerdir [7].

Choi ve diğ. (2012) bindirmeli eklerde GFRP donatıların aderans dayanımlarının belirlenmesi için 35 adet etriyesiz kiriĢ ve döĢeme test etmiĢlerdir. ÇalıĢmada bindirme boyu, pas payı ve donatılar arası mesafe değiĢken olarak belirlenmiĢtir. Ayrıca karĢılaĢtırma için betonarme donatılı dört adet kiriĢ de test edilmiĢtir. ÇalıĢmanın sonunda GFRP donatıların aderasn dayanımlarının çelik donatılarda daha az olduğu sonucuna varılmıĢtır [36].

Maranan ve diğ. (2015) çalıĢmalarında geopolimer betonlarla la üretilen GFRP donatılı kiriĢlerin eğilme dayanımları ve kullanılabilirlik limitlerini belirlemek amacıyla dört nokta eğilme deneyi gerçekleĢtirmiĢlerdir. ÇalıĢmada donatı çapı, donatı oranı ve ankraj biçimi gibi parametreler incelenmiĢtir. ÇalıĢmanın sonunda donatı çapının kiriĢlerin eğilme davranıĢları üzerine önemli bir etkisinin olmadığını belirlemiĢlerdir. Genel olarak kullanılabilirlik limitlerinin artan donatı oranlarında geliĢme gösterdiği sonucuna varmıĢlardır. DiĢler arası mekanik kenetlenme ve kumlanmıĢ yüzeylerle elde edilen sürtünme kuvvetinin beton donatı aderansını önemli ölçüde geliĢtirdiği elde edilen sonuçlardan bir diğeridir [37].

Goldston ve diğ. (2016) GFRP donatıların kiriĢlerin davranıĢlarına etkisini incelemek amacıyla deneysel bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. Deneylerde statik ve dinamik (darbe) etkiler altında kiriĢ davranıĢı incelenmiĢtir. Toplam 12 adet kiriĢ üretilmiĢ olup bunlarda 6 adedi statik yük altında test edilmiĢ olup, kiriĢlerin kırılma biçimleri ve enerji tüketme kapasiteleri belirlenmiĢtir. Diğer 6 deney elemanı ise serbest düĢüĢlü tokmakla darbe etkisine maruz bırakılmıĢtır. Deneyler sonunda daha yüksek donatı oranına sahip kiriĢlerin statik yükler altında eğilmede çatlama rijitliklerinin daha yüksek olduğu belirlenmiĢtir. Bunun yanında darbe etkileri altında, kesme dayanımından bağımsız olarak, darbeye maruz kalan bölge etrafında kesme yüzeylerinin oluĢtuğu belirtilmiĢtir. Ayrıca donatı oranı ve beton dayanımının GFRP donatılı kiriĢlerin davranıĢını önemli ölçüde etkilediği vurgulanmıĢtır [38].

Hossain ve diğ. (2017) ultra yüksek dayanımlı betonlar ve GFRP donatıların aderans özellikleri hakkında deneysel çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. Donatı çapı, GFRP donatı tipi, üç farklı betona dayanımı ve üç farklı gömülme boyunun değiĢken olarak alındığı ve buna göre üretilen 144 kiriĢ deney elemanı RILEM‟e göre test edilmiĢtir. ÇalıĢmanın

29

sonunda donatı çapının artmasıyla aderans dayanımının azaldığı belirlenmiĢtir. Gömülme yüksekliğinin artması durumunda da aderans dayanımının azaldığı elde edilen bir diğer sonuçtur [39].

Banibayat ve Patnaik (2014) BFRP donatıların üretiminde kullanılan yeni bir yöntemin uygunluğunu belirlemek amacıyla bazı deneyler gerçekleĢtirmiĢlerdir. Elde edilen bulgular yardımıyla istatistiksel bir analiz gerçekleĢtirmiĢlerdir. ÇalıĢmanın sonunda yeni yöntemle üretilen BFRP donatıların mekanik özelliklerinin mevcut yöntemlerle üretilen donatıların özelliklerine benzer olduğunu belirtmiĢlerdir. Bunun yanında önerilen yöntemin pultrüzyon yöntemine göre daha ekonomik, uygulanmasının kolay ve daha az kontrol gerektirdiğini vurgulamıĢlardır [40].

Chen ve diğ. (2007) FRP donatıların durabilitelerini incelemek üzere beton elemanlarda hızlandırılmıĢ yaĢlandırma iĢlemi gerçekleĢtirmiĢlerdir. Yalın ve beton içerisine gömülü FRP donatılar 5 farklı çözeltiye maruz bırakılmıĢtır. YaĢlandırma farklı sıcaklıklarda uygulanmıĢtır. Durabilite özelliklerini belirlemek için yaĢlandırmadan önce ve sonra donatıların çekme dayanımı ve tabakalar arası kesme dayanımı belirlenmiĢtir. Bunun yanında yaĢlandırmanın aderans dayanımına etkisini belirlemek için çekip-çıkarma deneyi gerçekleĢtirilmiĢtir. ÇalıĢmanın sonunda GFRP donatıların aderans dayanımı da dahil durabilitesindeki azalmanın en fala 60 °C‟deki çözeltilerde meydana geldiğini belirlemiĢlerdir. Bunun yanında CFRP donatıların çok iyi performans sergilediğini belirtmiĢlerdir [41].

Sharbatdar ve diğ. (2011) CFRP donatıların kullanıldığı kolon-kiriĢ birleĢimlerinin çevrimsel yükler altında davranıĢlarını belirlemek ve donatı düzeni ve detayı geliĢtirmek için deneysel bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. 3 adet kapsamlı FRP donatılı kolon kiriĢ birleĢimi çevrimsel yatay yükler altında test edilmiĢtir. ÇalıĢmanın sonunda kullanılan CFRP donatıların performanslarının oldukça iyi olduğunu belirlemiĢlerdir [42].

Matos ve diğ. (2012) çalıĢmalarında, GFRP donatıların sürekli kiriĢlerin eğilme davranıĢı ve kırılma biçimlerine etkisini deneysel ve sayısal olarak incelemiĢlerdir. Ayrıca kritik kesitlerde etriye sıklaĢtırmasının davranıĢa olan etkisi belirlenmeye çalıĢılmıĢtır. Deneylerde 2 açıklıklı GFRP ve çelik donatılı sürekli kiriĢler kullanılmıĢtır. Sürekli kiriĢlerin mesnet bölgelerinde üste yerleĢtirilen donatıların kiriĢ performansını olumlu olarak değiĢtirdiği gözlemlenmiĢtir. Etriye sıklaĢtırmasının çelik donatılı kiriĢlerde olduğu gibi sünekliği artırdığı belirlenmiĢtir. Bunun yanında

30

oluĢturulan sayısal modelden elde edilen analiz verilerinin de deneylerle uyumlu olduğunu belirtmiĢlerdir [43].

Ha ve diğ. (2013) gerçekleĢtirdikleri çalıĢmada, kolon-kiriĢ birleĢimlerinin sismik performansını artırmak için dıĢardan uygulanan CFRP donatı ve kumaĢlar kullanmıĢlardır. Kullanılan CFRP donatılar altıgen kesite sahiptir. ÇalıĢmanın sonunda, güçlendirilen birleĢimlerin çevrimsel yükler altındaki davranıĢlarının beklenenden daha fazla geliĢtirdiğini ve hasarı minimize ettiğini belirlemiĢlerdir [44].

Mahroug ve diğ. (2014) çalıĢmalarında BFRP donatılarla üretilen dört sürekli ve 2 basit mesnetli döĢemeyi test etmiĢlerdir. Bunun yanında karĢılaĢtırma amacıyla betonarme donatılı bir adet sürekli döĢemeyi de deneye tabi tutmuĢlardır. ÇalıĢmanın sonunda BFRP donatılarla üretilen sürekli kiriĢlerin sehimlerinin ve çatlak geniĢliklerinin, betonarme donatılılara nazaran daha fazla olduğunu gözlemlemiĢlerdir [45].

Yoo ve diğ. (2015) gerçekleĢtirdikleri çalıĢmada, GFRP ve betonarme donatılıların ultra yüksek dayanımlı betonlarla olan aderanslarını incelemiĢlerdir. Deneyler sonunda betonarme donatıların aderans dayanımlarının GFRP donatılardan 2.8–3.6 kat daha yüksek olduğunu belirlemiĢlerdir. Bunun yanında GFRP donatıların aderanslarını reçinenin tabakalar halinde ayrılmasıyla kaybettiğini gözlemlemiĢlerdir. Ayrıca, ultra yüksek dayanımlı betonların aderans dayanımları ve kenetlenme boyları için bazı eĢitlikler önerilmiĢtir. Son olarak, test sonuçlarının değerlendirilmesi sonucu belirlen parametreler doğrultusunda GFRP donatıların yük-sıyrılma iliĢkisi için bir analitik model önermiĢlerdir [46].

Borosnyói (2015) gerçekleĢtirdiği çalıĢmada, kumlanmıĢ yüzeye sahip CFRP donatıların aderans dayanımlarını çekip-çıkarma deneyi çoklu parametreli olarak incelemiĢlerdir. ÇalıĢmada, düĢük, normal ve yüksek dayanımlı betonlar, −25 °C, +20 °C ve +65 °C farklı sıcaklıklarda çekip-çıkarma deneyine tabi tutulmuĢlardır. ÇalıĢma sonuçları beton-donatı aderansında sıcaklığın beton dayanımın farkından daha etkili olduğunu göstermiĢtir. Ayrıca çalıĢma sonuçları, betonarme donatısının beton ile aderansını belirlemede kullanılan matematiksel fonksiyonların, CFRP donatılar için geçerli olmadığını göstermiĢtir [47].

Yang ve diğ. (2017) GFRP donatılarla üretilen kiriĢlerin davranıĢlarını incelemiĢlerdir. ÇalıĢmada üç nokta eğilme deneyi gerçekleĢtirilmiĢ olup, bunun yanında kırılma davranıĢı ve enerji tüketme kapasitelerini belirlemek için kiriĢlerin sonlu elemanlar modeli üzerinde analizler gerçekleĢtirilmiĢtir. ÇalıĢmanın sonunda kurulan model ve

31

deneysel çalıĢma sonuçlarının birbiri ile oldukça uyumlu olduğu görülmüĢtür. Bu Ģekilde, sınırlı sayılabilecek deneysel veriler kullanılarak oluĢturulan modeller sayesinde farklı donatı tipleri ve GFRP donatı oranları, enine donatı miktarı için bilgi sahibi olunmuĢtur. Sonuç olarak, çalıĢma sonunda kurulan modelin, GFRP donatılar ile üretilen kiriĢlerin tasarımı için pratik ve ekonomik çözümler için kullanılabileceği vurgulanmıĢtır [48].

Yan ve Lin (2016) GFRP donatıların aderans hasar değerlendirmesi üzerine bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. Aderans davranıĢını belirlemek için, ANSYS programı yardımıyla çekip-çıkarma deneyi modellenmiĢtir. OluĢturulan model yardımıyla, aderans hasarı değerlendirme eğrileri elde edilmiĢtir. Kritik faktörleri ve bunların aderans hasarlarına olan etkilerini incelemek için farklı elemanlarla daha fazla karĢılaĢtırma yapılmıĢtır [49].

Tang ve diğ. (2008) polistiren agregalı betonlar ile GFRP donatıların aderans dayanımlarını çekip-çıkarma deneyi ile deneysel olarak incelemiĢtir. ÇalıĢmanın sonunda kumlanmıĢ yüzeyli GFRP donatıların aderans performanslarının daha yüksek olduğu belirlenmiĢtir. Bunun yanında beton dayanımı ve yoğunluğu arttıkça aderans dayanımının da arttığı gözlemlenmiĢtir. Ayrıca ACI tarafından önerilen eĢitliklerin, GFRP donatılar ile polistiren agregalı betonların kenetlenme boylarının belirlenmesinde baĢarılı bir Ģekilde kullanılabileceği vurgulanmıĢtır [50].

Ashour (2006) GFRP donatılarla üretilen 12 adet kiriĢ üzerinde dört nokta eğilme deneyiyle bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢtir. Üretilen deney numunelerinde etriye ve basınç bölgesinde donatı bulunmamaktadır. ÇalıĢmada kiriĢ yüksekliği ve donatı oranı üzerine odaklanılmıĢtır. ÇalıĢma sonunda eğilme ve kesme kırılması Ģeklinde iki farklı kırılma gözlenmiĢtir. Eğilme kırılması kiriĢ orta bölgesinde gözlemlenirken, kesme kırılması daha çok mesnete yakın kısımlarda oluĢmuĢtur [51].

Saikia ve diğ. (2007) GFRP donatılarla taĢıma gücü sınır durumuna göre üretilen kiriĢler üzerine bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. Deneyler sonunda GFRP donatılarla üretilen kiriĢlerde blok tipi dönme kırılması gözlemlenirken, betonarme donatılı kiriĢlerde eğilme kırılması oluĢmuĢtur. Ayrıca üretilen kiriĢlerin sonlu elemanlar ortamında modelleri oluĢturulmuĢ ve analizleri gerçekleĢtirilmiĢtir. Sonuç olarak kurulan model üzerinde yapılan analiz sonuçları ile gerçekleĢtirilen deneylerden elde edilen sonuçların birbiriyle uyumlu olduğunu ifade etmiĢlerdir [52].

32

Masmoudi ve diğ. (2011) 20 °C ve 80 °C aralığındaki sıcaklıkların GFRP donatılar ile beton arasındaki aderansa etkisini belirlemek için 18 adet çekip-çıkarma deney elemanı üzerinde deneysel bir çalıĢma gerçekleĢtirmiĢlerdir. Deney numunelerinin bazıları 4 ve 8 ay boyunca 80 °C‟ye kadar sıcaklığa maruz bırakılmıĢ ve çekip-çıkarma deney sonuçları 20 °C bekletilen numunelerinki ile karĢılaĢtırılmıĢtır. Deney sonuçları 60 °C‟ye kadar aderans dayanımında önemli bir azalma olmadığını göstermiĢtir. Bunun yanında 80 °C sıcaklıkta ise en fazla %14 azalma meydana gelmiĢtir [53].

Wang ve Belarbi (2011) gerçekleĢtirdikleri çalıĢmada FRP donatılarla, lif takviyeli ve geleneksel betonlar kullanılarak üretilen kiriĢlerin eğilme davranıĢlarını incelemiĢlerdir. Test sonuçları lif takviyeli betonlarda oluĢan çatlak geniĢliklerinin geleneksel betonlarla üretilen kiriĢlerde meydana gelen çatlaklardan daha küçük olduğunu ortaya koymuĢtur. Bunun yanında geleneksel betona ila edilen lifleri sünekliği %30‟dan fazla artırdığı elde edilen diğer sonuçlardan biridir [54].