CFRP ile Bodrum Kat Güçlendirme: Depreme Karşı Etkili Çözüm

Özellikle laboratuvar testleri, CFRP sarımı yapılan kolon ve kirişlerin daha fazla şekil değişikliğine olanak tanıdığını gösteriyor. Takviye yapılmamış bir kolon 3 cm ötelenirken göçüyor. Buna karşılık CFRP sarımı yapılan aynı kolon, 45 cm ötelenmeye kadar formunu koruyor. Bu durum CFRP sistemlerinin performansını net şekilde ortaya koyuyor. Bu sayede yapılar, depremlerde ciddi hasarlar almadan ayakta kalabiliyor.

Bodrum Katlarda CFRP Tercih Edilme Nedenleri

Deprem güçlendirmelerinde mühendisler, bodrum kat kolon ve perdelerine CFRP sarımını sıkça tercih ediyor. Bu tercihin ardında çeşitli teknik ve uygulama avantajları yer alıyor. İlk neden olarak alan kaybının olmaması dikkat çekiyor. CFRP kumaşlar ince olduğu için kolon boyutlarını büyütmüyor. Otoparklarda araç geçiş alanları daralmıyor. Üstelik kat yüksekliği de aynı kalıyor. Geleneksel yöntemlerde bu tür sorunlarla sık karşılaşılıyor.

İkinci olarak, CFRP malzemeler yapıya ek yük bindirmiyor. Ekipler epoksi ile birlikte son derece hafif karbon fiber kumaşlar kullanıyor. Bu sayede yapıya fazladan yük binmiyor. Bu da temel sisteme ilave yük binmesini engelliyor. Böylece temeller veya kolonlar aşırı zorlanmıyor. Bu özelliği sayesinde CFRP sistemleri hem güvenli hem de verimli oluyor.

Üçüncü önemli etken uygulama kolaylığıdır. Bodrum katlar genelde dar ve kapalı alanlardır. Bu alanlarda kalıplama, beton dökme gibi işlemler zorluk çıkarıyor. Ancak CFRP uygulaması sırasında ağır makineler gerekmiyor. Ayrıca toz, gürültü ve titreşim çok düşük seviyede kalıyor. Bu nedenle binayı tahliye etmeden de uygulama mümkün olabiliyor.

Dördüncü neden ise malzemenin neme ve korozyona dayanıklı olmasıdır. Bodrum katlar nemli ortamlardır. Geleneksel çelik malzemeler bu tür yerlerde zamanla paslanıyor. Ancak CFRP kimyasal olarak kararlı yapısı sayesinde paslanmıyor. Bu da uzun ömürlü ve sağlam bir çözüm sağlıyor.

Son olarak yapıya minimum müdahale ile güçlendirme yapılabiliyor. Kolonlara dıştan sarılan karbon kumaşlar, tesisatlara veya duvarlara zarar vermiyor. Bu da uygulama kolaylığı sağlıyor. Aynı zamanda maliyeti düşürüyor. Bu nedenlerle bodrum katlarda CFRP ile güçlendirme yapılması birçok avantaj sağlıyor.

Bodrum Kat Güçlendirme İçin Yüzey Hazırlığı ve Sarım Uygulama Adımları

Uygulama öncesi ilk aşama yüzey hazırlığı oluyor. Betonarme yüzeyler, aderansı bozacak tüm kalıntılardan temizleniyor. Sıva ve boya gibi tabakalar tamamen kaldırılıyor. Daha sonra kumlama ya da taşlama ile pürüzlendirme yapılıyor. Bu işlem taze beton yüzeyini ortaya çıkarıyor. Köşeler 90 derece keskin kalmıyor. Yaklaşık 20-30 mm çapında yuvarlatmalar uygulanıyor. Bu işlem kumaşın kırılmasını engelliyor.

İkinci adım yüzey tamiri oluyor. Beton yüzeyde çatlak veya boşluklar varsa, epoksi esaslı harçlarla dolduruluyor. Yüzey düzgünleştiriliyor ve zımparalanarak hazır hale geliyor. Ardından astar epoksi uygulaması başlıyor. Bu epoksi, betonla karbon fiber arasında bağlayıcı bir katman oluşturuyor. Rulo veya fırçayla tüm yüzeye eşit biçimde yayılıyor.

Sonra yapıştırıcı epoksi uygulanıyor. Ardından karbon fiber kumaş, yüzeye dikkatlice yapıştırılıyor. Uygulama sırasında plastik spatula yardımıyla hava boşluğu bırakılmıyor. Kumaş, kolon çevresinde tam tur sarılıyor. Uçları üst üste binecek şekilde yerleştiriliyor. Kiriş ya da döşeme altı gibi U sarımlarda, uçlar epoksiyle ankrajlanabiliyor.

Tasarıma göre birden fazla katman gerekebiliyor. Her yeni katman öncesi tekrar epoksi sürülüyor. Katlar arasında bekleme süresine dikkat ediliyor. Son katman tamamlandıktan sonra koruyucu epoksi uygulanıyor. Henüz yaşken yüzeye ince silis kumu serpilerek pürüz oluşturuluyor. Bu işlem boya veya sıva uygulamasına zemin hazırlıyor.

Ustalar kür süresi boyunca yüzeyi darbelerden uzak tutuyor. Epoksi reçine 7 gün içinde tam dayanım kazanıyor. Ortam sıcaklığı düşükse ısıtıcılarla destek sağlanıyor. Uygulama iç mekanda yapılmışsa UV koruması gerekmiyor. Ancak dış mekanda boyama öneriliyor. Tüm bu işlemler uzman ekiplerce dikkatli şekilde yürütülüyor.

CFRP ile Bodrum Kat Güçlendirme İçin Kullanılan Malzeme Türleri

CFRP sisteminde kullanılan başlıca malzeme karbon fiber kumaşlardır. Bu kumaşlar %100 karbon liflerinden üretiliyor. Lifler, kumaşın türüne göre tek veya çift yönlü dokunuyor. Tek yönlü kumaşlar yalnızca bir eksende yük taşıyor. Bu da belirli bir doğrultuda yüksek çekme dayanımı sağlıyor. Çift yönlü kumaşlar ise hem yatay hem dikey yükleri karşılayabiliyor. Mühendisler, elemanın yük durumuna göre uygun kumaşı seçiyor.

Karbon kumaşlar çok ince oluyor. Kalınlıkları genellikle 0.5 mm’yi geçmiyor. Ancak dayanımları oldukça yüksek seviyede bulunuyor. Lif yoğunluğu gramaj ile ifade ediliyor. 200 g/m² ile 600 g/m² arasında değişen türler mevcut. Gramaj arttıkça güçlendirme etkisi de artıyor. Ayrıca bazı durumlarda karbon laminat plakalar veya karbon elyaf çubuklar da kullanılıyor.

Epoksi reçine sistemleri, karbon kumaşları yüzeye yapıştırmak için kullanılıyor. Bu reçineler iki bileşenli polimer yapısına sahip. Kullanım öncesi reçine ile sertleştirici uygun oranda karıştırılıyor. CFRP uygulamalarında üç farklı epoksi türü yer alıyor. İlki astar epoksi olup yüzeyle kumaş arasında ilk bağı oluşturuyor. İkinci epoksi, doygunlaştırıcı olarak kumaşı tamamen ıslatıyor. Üçüncü epoksi ise dış katmanda koruyucu görev üstleniyor.

Epoksi malzeme doğru oranda karıştırıldığında camsı ve sert bir yapı sağlıyor. Bu yapı, betona güçlü biçimde tutunuyor. Epoksiler -40°C ile +60°C arasında sorunsuz performans gösteriyor. Ancak 80°C’nin üzerinde dayanımlarını kaybedebiliyor. Bu nedenle ekipler CFRP uygulamalarını yangına karşı koruyor. Gerekirse yangın boyası veya koruyucu sıva uyguluyor.

Uygulama sırasında farklı el aletleri kullanılıyor. Yüzey hazırlığı için taşlama makinesi, zımpara ve fırçalar yer alıyor. Epoksi karışımı için hassas terazi, karıştırma kabı ve mikser gerekiyor. Uygulama esnasında rulo, spatula ve makaslar kullanılıyor. Ayrıca kişisel koruyucu ekipmanlar da ihmal edilmiyor. Maske, eldiven ve gözlük ile güvenli uygulama sağlanıyor.

Bodrum Kat Güçlendirmenin CFRP Güçlendirmenin Sağladığı Avantajlar

Karbon fiber malzemeler yüksek mukavemete sahip. Aynı zamanda kendi ağırlıkları son derece düşük. Çeliğe göre dört kat daha hafif yapıya sahipler. Buna rağmen çekme dayanımları çok yüksek seviyede bulunuyor. Bu sayede elemanlara büyük katkı sağlanırken, yapıya fazla yük binmiyor.

CFRP kumaşlar oldukça incedir. Bu da kolon ve kiriş gibi elemanların boyutlarını değiştirmeden takviye yapılmasını mümkün kılıyor. Otoparklar, ofisler veya konutlarda alan kaybı yaşanmıyor. Aynı zamanda yapı periyotları büyük oranda sabit kalıyor. Bu da dinamik analizlerde avantaj sağlıyor.

Uygulama süresi kısa oluyor. Ağır makineler veya kalıplar gerekmediği için CFRP çok daha hızlı uygulanıyor. Ortalama bir bina birkaç hafta içinde güçleniyor. Betonarme mantolama ise aylar sürebiliyor. Gürültü ve titreşim seviyesi de oldukça düşük kalıyor. Bu sayede tahliye gerekmeksizin işlem tamamlanıyor.

CFRP sistemleri çevresel etkilere dayanıklı oluyor. Epoksi ve karbon lifler paslanmıyor. Ayrıca kimyasallardan etkilenmiyor. Bu da sistemin ömrünü artırıyor. Özellikle deniz kenarlarında veya sanayi bölgelerinde CFRP sistemleri uzun yıllar boyunca güvenli kalıyor.

Malzemenin esnek yapısı, farklı yüzeylere kolayca uyum sağlamasını mümkün kılıyor. Kemer, tonoz, kubbe gibi eğimli yüzeylerde bile rahatça kullanılabiliyor. Ayrıca sadece betonarme değil, ahşap ve tuğla yapılarda da kullanılabiliyor. Bu yönüyle oldukça geniş bir uygulama yelpazesi sağlıyor.

Estetik açıdan da avantaj sağlıyor. Çünkü CFRP uygulaması çok ince tabakadan oluşuyor. Bu tabaka sıva veya boya ile rahatça gizlenebiliyor. Özellikle tarihi yapılarda orijinal görünüm korunabiliyor. Böylece hem güvenlik artıyor hem de estetik bozulmuyor.

Deprem Performansında CFRP ile Bodrum Kat Güçlendirmenin Etkileri

Karbon fiber ile sarılan kolon ve kirişler, deprem anında büyük dayanım kazanıyor. CFRP sargılar, taşıyıcı elemanlara konfinman etkisi kazandırıyor. Bu da betonun etrafında bir kemer oluşturuyor. Böylece kolonlar basınç altında patlamıyor. Aksine daha fazla şekil değiştirme imkânı buluyor.

Bu davranış yapının göçmesini önlüyor. Çünkü CFRP, enerji yutma kapasitesini artırıyor. Elemanların sünekliği artarken ani kırılma riski azalıyor. Bu sayede taşıyıcı sistem daha uzun süre dayanıyor. Ayrıca CFRP takviyesi, kolonların moment ve kesme kapasitesini de artırıyor. Yapı genelinde performans yükseliyor.

Gerçek deprem örnekleri de bunu kanıtlıyor. Güçlendirme yapılan binalar, büyük depremlerden hasarsız çıkabiliyor. Hatta çevresindeki benzer ama güçlendirilmemiş binalar yıkılırken, CFRP takviyeli binalar ayakta kalabiliyor. Bu da karbon fiber takviyesinin etkisini açıkça ortaya koyuyor.

CFRP Güçlendirme Yönteminin Sınırlamaları

Her yöntemde olduğu gibi CFRP uygulamasının da sınırları bulunuyor. Bunlardan ilki maliyet konusudur. Karbon kumaş ve epoksi reçineler ithal olduğundan yüksek fiyatla temin ediliyor. Bu da ilk yatırım maliyetini artırıyor. Ancak uzun vadede bakım gerektirmediği için toplam maliyet dengeleniyor.

İkinci sınır işçilik kalitesidir. CFRP uygulaması uzman ekip gerektiriyor. Yüzey hazırlığı eksik yapılırsa epoksi tutunamıyor. Bu da güçlendirme etkisini düşürüyor. Aynı zamanda reçine karışımı doğru yapılmalı. Bekleme süresi ihmal edilmemeli. Aksi takdirde sistem yeterince dayanıklı olmuyor.

Sıcaklık ve yangın etkisi de sınırlayıcı faktörler arasında yer alıyor. Çünkü epoksiler yüksek ısıya dayanamıyor. 80°C’nin üzerinde mukavemetini kaybediyor. Bu nedenle CFRP uygulanan kolon ve kirişlere yangın yalıtımı gerekiyor. Ayrıca çok düşük sıcaklıklarda epoksi uygulamak önerilmiyor. Kür süresi uzuyor veya yarıda kalabiliyor.

Gevrek davranış da önemli bir sınırlamadır. Karbon fiber lifler, elastik sınırı aştığında ani kopma gösteriyor. Yani uyarı vermeden kırılabiliyor. Bu yüzden CFRP tasarımlarında güvenlik katsayısı büyük önem taşıyor. Darbelere karşı da hassas oluyor. Uygulama sonrası sert cisimlerden korunması gerekiyor.

CFRP yalnızca lif yönünde yüksek dayanım sağlıyor. Lif yönü doğru ayarlanmazsa istenen etki oluşmuyor. Bu nedenle mühendisler kolonlara çevresel sargı uyguluyor. Kirişlerde lifleri eksen boyunca yerleştiriyor. Kesme kuvvetleri için ise lifleri çapraz yönde konumlandırıyor. Karmaşık gerilme bölgelerinde çok yönlü kumaşlar tercih ediliyor.

Beton kalitesi CFRP’nin etkinliğini doğrudan etkiliyor. Çok zayıf betonlarda epoksi yüzeye tutunamıyor. Ya da beton tabaka kopabiliyor. Bu yüzden uygulama öncesi beton kalitesi kontrol ediliyor. Gerekirse yüzey yenileniyor. Ancak zayıf betonlu elemanlarda CFRP sınırlı katkı sağlıyor. En kötü senaryoda bile CFRP, parçalanmayı önleyerek kolonun ayakta kalmasını sağlıyor.

CFRP Uygulamalarında Dikkat Edilmesi Gereken Teknik ve Yasal Hususlar

Ayrıca uygulama sırasında köşeler yuvarlatılmalı. Keskin kenarlarda kumaş kolayca yırtılıyor. Bu nedenle minimum 20 mm yarıçaplı pah gerekiyor. Sarım sonrası kolonlara delik açmak da lifleri kesiyor. Bu durumda güçlendirme etkisi ortadan kalkıyor.

CFRP tek başına yeterli olmayabiliyor. Çok zayıf kolonlarda veya fazla donatı eksikliğinde ek güçlendirme gerekebiliyor. Bu gibi durumlarda CFRP ile çelik veya beton mantolama birleştirilebiliyor. Bu sistemler hibrit olarak adlandırılıyor. Örneğin CFRP sarılan kolonlara çelik köşebent eklenerek ekstra dayanım sağlanıyor.

İzin süreçleri de zaman alabiliyor. Mevcut yapılarda CFRP uygulaması ruhsat gerektiriyor. Projeler mühendisler tarafından hazırlanıyor. Belediye onayı ile güçlendirme başlıyor. Ortak alanlardaki uygulamalarda bina sakinlerinden onay gerekiyor. Tarihi yapılarda ise koruma kurullarının izni alınmalı.

CFRP Güçlendirmede Geçerli Standartlar ve Yönetmelikler

CFRP ile yapı güçlendirme yöntemi, hem Türkiye’de hem dünyada resmi yönetmeliklerle destekleniyor. Türkiye’de 2018 yılında yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018), FRP malzemelerle güçlendirme esaslarını açıklıyor. Özellikle 15. bölümde ve Ek 15B’de CFRP ile sarılan kolonların hesap yöntemleri yer alıyor. Bu hesaplarda güvenlik katsayıları, dayanım artışı ve şekil değiştirme sınırları açıkça tanımlanıyor.

Yönetmelik, FRP sargı uygulamalarında kolon boy/en oranının kritik olduğunu belirtiyor. Oranın belirli bir seviyeyi aşması hâlinde FRP katkısının sınırlandığını bildiriyor. Ayrıca bu bölümde, güçlendirilmiş elemanların deprem performans analizlerinde nasıl değerlendirileceği de anlatılıyor. Tüm bu düzenlemeler, CFRP uygulamasını deneysel olmaktan çıkarıp standart hâle getiriyor.

Uluslararası düzeyde en çok referans alınan belge ACI 440.2R kılavuzudur. Amerikan Beton Enstitüsü bu kılavuzla CFRP uygulamasının tasarım ve uygulama esaslarını belirliyor. ACI 440.2R (2017), kolonların çevresel sargısı kadar, U sarımlar ve kısmi sargılar için de tasarım kuralları sağlıyor. Böylece mühendisler farklı geometri ve ihtiyaçlara göre proje hazırlayabiliyor.

Ayrıca Avrupa’da CNR DT 200 R1/2013 gibi ulusal kılavuzlar da bulunuyor. İngiltere’de TR55, Japonya’da JSCE kılavuzu ve ISO standartları da FRP uygulamalarını destekliyor. Tüm bu dokümanlar, karbon fiberle güçlendirmeyi uluslararası ölçekte tanınan ve güvenilen bir yöntem hâline getiriyor.

Farklı Yapı Türlerinde CFRP Uygulama Örnekleri

CFRP ile deprem güçlendirmesi, sadece konutlarda değil, farklı amaçlarla kullanılan pek çok yapıda başarıyla uygulanıyor. Bu çeşitlilik, yönteminin esnek ve geniş kullanım alanına sahip olduğunu gösteriyor.

Konutlarda CFRP özellikle eski apartmanlarda öne çıkıyor. Kentsel dönüşüm sürecinde bina sahipleri genelde yıkım yerine güçlendirmeyi tercih ediyor. Özellikle zemin ve bodrum kat kolonlarına yapılan CFRP sarımları, yapının deprem performansını önemli ölçüde artırıyor. Hatay’daki bir uygulamada ekipler 8 katlı apartmanı CFRP ile güçlendiriyor. Büyük depremde bina sağlam kalıyor. Hemen yanındaki güçlendirilmemiş bina ise tamamen yıkılıyor.

Ticari yapılarda CFRP uygulaması alan kaybını önlediği için tercih ediliyor. Alışveriş merkezlerinde kolonları betonarme mantolamak kiralanabilir alanları daraltıyor. Ancak CFRP çok ince tabaka olduğu için bu sorun yaşanmıyor. Ayrıca gece saatlerinde yapılabilecek uygulamalar, ticari faaliyeti kesintiye uğratmadan çözüm sağlıyor.

Bir başka örnek ise tarihi bir otelde gerçekleşiyor. Kolonlara CFRP uygulanıyor ve üzeri boya ile kaplanıyor. Bu sayede güçlendirme gözle fark edilmiyor. Tarihi doku bozulmadan yapı daha güvenli hale geliyor. Ticari yapılarda CFRP aynı zamanda kullanım değişikliği durumunda da çözüm sağlıyor. Örneğin bir ofis katı arşiv odasına çevriliyorsa, döşemeye karbon şerit takviyesi yapılabiliyor. Böylece ilave yük taşıma kapasitesi kazandırılıyor.

Endüstriyel tesislerde de CFRP geniş yer buluyor. Bir fabrikada vinç yükünü taşıyan kolonlar CFRP ile sarılıyor. Üretim durmadan kolonlar güçleniyor. Kimyasal ortamlarda da CFRP tercih ediliyor. Çünkü epoksi ve karbon lifleri paslanmıyor. Bu da bakım ihtiyacını azaltıyor.

Ayrıca silo, baca, depo gibi silindirik yapıların çevresel sargılarla güçlendirilmesi mümkün oluyor. Bu yapıların mukavemeti artıyor. Özellikle silo içindeki malzeme basıncına karşı direnç kazanılıyor. Karayolu köprülerinde ise CFRP plakalarla kirişler takviye ediliyor. Bu işlem trafiği engellemeden alt kısımdan yapılıyor.

Ahşap yapılarda da CFRP kullanımı mümkün oluyor. Ekipler düğüm noktalarını karbon plakalarla takviye ediyor. Bu levhaları görünmeyecek şekilde ahşap elemanların içine yerleştiriyor. Böylece bağlantı noktaları daha dayanıklı hale geliyor. Korozyon problemi de yaşanmıyor.

Sonuç ve Geleceğe Yönelik Yorumlar

Günümüzde mühendisler CFRP ile yapı güçlendirme yöntemini birçok alanda etkin biçimde uyguluyor. Bodrum katlarda kullanılan karbon fiber kumaşlar, taşıyıcı sistemin güvenliğini artırıyor. Ayrıca uygulama süresini kısaltıyor. Alan kaybını önlüyor. Hafif yapısı sayesinde taşıyıcıyı zorlamıyor. Neme ve kimyasallara dayanıklı olduğu için uzun ömürlü koruma sağlıyor.

CFRP’nin bu avantajları, gelecekte kullanımının daha da yaygınlaşacağını gösteriyor. Malzeme maliyetleri düştükçe ve uygulama ekipleri tecrübe kazandıkça, bu yöntem her tür yapıda tercih edilmeye devam edecek. Özellikle bodrum katlarda yapılan uygulamalar, yapının genel performansını doğrudan etkilediği için öncelikli alan hâline geliyor.

Depreme karşı alınan önlemler arasında CFRP sistemleri teknik, estetik ve ekonomik açıdan güvenli bir çözüm oluşturuyor. Mühendisler CFRP sistemlerini doğru tasarlayarak, uzman ekiplerle uygulayarak, yapıların dayanıklılığını artırıyor. Bu da kentlerin daha güvenli hâle gelmesine katkı sağlıyor.