FRP KOMPOZİT TEKNOLOJİSİ
5 1

Yazdır E-mail Olarak Gönder

 

 

Güçlendirme

FRP KOMPOZİT TEKNOLOJİSİ

FRP NEDİR?

FRP malzemeleri karbon,aramid,kevlar ve cam olmak üzere 4 gruba ayrılırlar.Bu malzemeler çok düşük ağırlıklarına rağmen çok yüksek mukavametlere, anti korozif özelliklere , yüksek mekanik ve fiziksel değerlere sahiptirler.
FRP kompozit malzemeler tek yönlü plakalar,kumaşlar,çubuklar ve çift yönlü örtüler olarak üretilebilmektedir.
Epoksi, fiber matriksinden oluşan CFRP plakalar (Karbon Fiberle Güçlendirilmiş Polymerler) çelik plakaları her türlü fiziki değerlerde geride bırakmaktadır.Düşük sünme ve uzama gösterir ve çeliğe kıyasla ince,hafif ve çekme dayanımı 5-10 kat daha fazladır.
Kompozit güçlendirme sistemi betonarme elemanlara dıştan uygulanan bir güçlendirme sistemidir.
Harici yapıştırmalı kompozit sistemler , yapı elemanlarının yük taşıma kapasitesini ve eğilme dayanımını artırır.Yükler epoksi reçine yapıştırıcısı vasıtasıyla kompozite aktarılır ,böylelikle üniform bir yük aktarımı sağlanır.

Kompozit sistem aşağıdaki malzemelerden meydana gelir

 

TİPİK UYGULAMALAR
FRP kompozit teknolojisi sismik güçlendirme, kullanım değişikliği, yapıların yeni yönetmeliklere uygun hale getirilmesi,tasarım ve işçilik hataları,ilave servis yükleri gibi nedenlerle kirişlerin,döşemelerin, duvarların,kolonların,bacaların,siloların,tünellerin,boruların,tankların ve diğer elemanların güçlendirilmesinde kullanılır.

 

 

 İNŞAAT SEKTÖRÜNDE FRP KULLANIMININ AVANTAJLARI

  FRP SİSTEMİNİN YAPIYA FAYDALARI

  • Tasarsım kolaylığı
  • Farklı fiziksel değerler için farklı kompozit malzeme kullanma imkanı
  • Anti koroziflerdir
  • Yapılarda kullanım altında uygulama imkanı
  • Uygulama ve kullanım kolaylığı
  • Maliyeti yüksek makine ve ekipman gerekmez
  • Her çeşit yapı elemanı güçlendirilmesinde kullanılır
  • Bakım gerektirmez
  • Kullanılan bütün bileşenlerin önceden kalite kontrolü yapılmıştır.
  • Yük taşıma kapasitesini artırır
  • Eğilme dayanımını artırır
  • Durabiliteyi geliştirir
  • Dinamik yükten gelen malzeme yorulması direncini güçlendirir
  • Sehimi azaltır
  • Ölü yükü arttırmaz, elemanın geometrisini değiştirmez
  • Esnektir, çeşitli formlara adapte edilebilir

CFRP PLAKALAR

Karbon fiber ve epoksi matriksinden oluşan plakalar, kolon, kiriş, döşeme ve duvarların taşıma kapasitelerini arttırmak için harici takviye donatısıdır.

Bu plakalar yapı elemanlarının çekme bölgelerine yüksek mukavametli epoksi reçine ile yapıştırılır.Epoksi reçine kürlendikten sonra yükleri plakalara aktarır.Plakalar yük altında akma limitlerine kadar yüksek gerilmeleri karşılar.
Elastisite modülüne göre değişik karbon plaka tipleri mevcuttur.Uygun plaka tipi güçlendirilecek elemanın yükleme durumu ve açıklığa göre seçilir.
Yüksek elastisite modüllü plakalar kullanılarak donatı deformasyonu ve çatlak genişlikleri azaltılabilir.
Aşırı sehimden dolayı güçlendirilmesi gereken elemanlarda E modülü yüksek plakalar kullanılmalıdır.
Karbon plakalar ön germeli olarak da uygulanabilir.

FRP Plakaların faydaları:

Yüksek fiziksel ve mekanik değerlere sahiptirler

Yüksek elastisite modülü ve çekme dayanımı ile yapı elemanlarının
yük taşıma kapasitesini önemli ölçüde arttırırlar.

Çok amaçlı malzeme seçeneği sunar.

 

Sorunsuz montaj ve uygulama sözkonusudur.

UYGULAMA

FRP plakalrın yapıştırılmasından önce yüzey hazırlığının doğru yapılması çok önemlidir.

Beton yüzeyi; letans,yağ,kir,zayıf kısımlar,sıva ve boyalardan kumlama veya taşlama gibi mekanik yöntemlerden biri kullanılarak temizlenmelidir.Beton yüzeyin minumum çekme dayanımı 1.5 N/mm2 olmalıdır.Yüzey profili düzgün olmalı, kot farkı 2 metre de 5 mm yi geçmemelidir.

Uygulama aşamaları:

 

Plakalar uygun pozisyonda tutularak yapıştırılır.

FRP KUMAŞLAR

FRP kumaşlar tek yönlü veya iki yönlü %100 karbon liflerden oluşur. Kiriş,baca,silo,tünel,boru ve duvar gibi yapı elemanlarının harici güçlendirme donatısıdır.Özellikle komplike şekilli yapı elemanlarının güçlendirilmesi için eşsiz bir çözüm sağlar.

UYGULAMA

FRP kumaşların yapıştırılmasından önce yüzey hazırlığının doğru yapılması çok önemlidir.

Beton yüzeyi; letans,yağ,kir,zayıf kısımlar,sıva ve boyalardan kumlama veya taşlama gibi mekanik yöntemlerden biri kullanılarak temizlenmelidir.Beton yüzeyin minumum çekme dayanımı 1.5 N/mm2 olmalıdır.Köşeli kesitler en az 10 mm çapında yuvarlatılmalıdır.

 

UYGULAMA ALANLARI

 


 

 

DİZAYN KRİTERLERİ

Dizayn için öneriler

•  Yapıştırılacak yüzeyin çekme mukavameti min.1,5 N/mm2 olmalıdır. Fib(14)
•  Uygulama yapılacak yüzeydeki min. Paspayı 10 mm olmalıdır. Fib(14)
•  Güçlendirme faktörü  2 olmalıdır.
•  Yüzeydeki klorid içeriği  0,3 % (ağırlıkça), rutubet < 4% olmalıdır.
•  Yüzey profili düzgün olmalı kot farkı 2 metrede 10 mm yi geçmemelidir.
•  Maksimum kat sayısı plakalar için 3, kumaşlar için 5 olmalıdır. Fib(14)
•  Karbon plaka ile beton arasındaki epoksi kalınlığı sıkıştırmadan sonra min.1,5 mm olmalıdır. Fib(14)
•  Kiriş uygulamalarında karbon plakanın kenara uzaklığı büyük-eşit paspayı olmalıdır. Fib(14)
•  Kiriş uygulamalarında karbon plakalar arasındaki açıklık  min.(0,2L , 5h) olmalıdır. Fib(14) (L=kiriş boyu, h=kiriş yüksekliği)
•  Karbon kumaş uygulamasında köşeler min.10-15 mm çapında yuvarlatılmalıdır. Fib(14)
•  Kolon sargılamada bindirme boyu min.200 mm olmalıdır.
•  Kolon sargılamada kat sayısı min. 2 olmalıdır.
 

Güçlendirme faktörü:

Güçlendirilmiş yapının yük taşıma kapasitesi, güçlendirilmemiş yapının yük taşıma kapasitesinin iki katından büyük olmamalıdır. Bu faktör eğilme güçlendirmesi derecesini sınırlayarak kullanım sırasında dahili donatının akmasını önler.

..V=Mv / Mo  2
 

Denge hali:

Güçlendirme sırasında dahili donatıların öngerilmeleri dikate alınmalıdır.Güçlendirme çalışmaları sırasında yapının zorlanmasını azaltmak için yükün boşaltılması veya askıya alınması gerekebilir.
 

Maksimum uzama limitleri:

FRP plakaların uzamasının büyük olması güçlendirilmiş elemandaki çatlak derinliğinin artmasına yol açar.FRP plakalardan bütünüyle yararlanmada önemli bir faktör uzamanın sınırlanması ve izin verilen max.uzama sınırına uyulmasıdır.
Yapılan araştırmalarda plakaların yüzeyden ayrılmasının plakaların elastik uzamasına bağlı olduğu kadar donatı demirinin plastik uzamasınada bağlı olduğunu göstermiştir.Donatı demirinin akmaya başlama noktası karbon şeritlerin uzamasının %65 i noktasındadır.Buda karbon şeridin akma noktasındaki uzamasının donatıya göre 5.7 kat daha fazla olduğunu ifadesidir.Kirişteki hasarın karbon plakanın uzamasının % 1.3 değerinde iken olduğu gözlenmiştir. Fakat dizaynda kullanılabilecek max.uzama % 0,6 – 0,8 arasında sınırlandırılmalıdır.
Örneğin E=200 kN/mm² olan FRP plaka için dizaynda kullanılacak Gerilme değeri  aşağıdaki gibi alınmalıdır.:
 

KESME GÜÇLENDİRMESİ (SHEAR STRENGTHENING)

VD= Tasarım kesme kuvveti
VR= Karbon fiber kumaş ile güçlendirilmiş kesitin kesme dayanımı
VR = V c + V s + V frp
 

 

EĞİLME GÜÇLENDİRMESİ (FLEXURAL STRENGTHENING)

 

 

Betonarme elemanların eğilme güçlendirmesinde FRP plakalar elemanın çekme bölgesine, fiberler gerilme doğrultusuna paralel olacak şekilde yapıştırılır.
 
Toplam moment = 0
Mr = Fs (d- k1.c / 2 ) + Ff (h- k1.c / 2 )

Denge denklemleri (Basınç donatısı var):

Toplam kuvvet = 0 Fc + Fs' = Fs + Ff
0,85 fcd × b × k1.c + As' × fs' = As × fyd + (1/?f ) Af × Efu × efe

Toplam moment = 0
Mr = Fs (d- k1.c / 2 ) + Fs' ( k1.c / 2 - d' ) + Ff (h- k1.c / 2 )

EKSENEL YÜKLÜ KOLONLARIN SARGILANMASI

 

 

FRP nin katkısı fret donatısının katkısı gibi değerlendirilebilir.
Fretli kolonlarda fc1 = fck + 4 2
fc1 = Fretli kolonun basınç dayanımı
fck = Göbek betonunun basınç dayanımı
 2 = Fretin betona uyguladığı basınç gerilmesi

ANKRAJLAMA

B- Plakaların bitim noktalarından birkaç sıra kuşaklama ile ankrajlanması



C- (U) kuşaklamanın ankrajlanması
C1: Kanal açarak ankrajlama

 

 

D-Düğüm noktalarının ankrajlanması

Kiriş-Kolon birleşim yerlerinde (Harici) meydana gelen tipik makaslama hasarları şekil 5.10 da görülmektedir.Kayma etkisi altındaki FRP ile güçlendirilmiş birleşim noktaları üzerinde yapılan araştırmalar, birleşim noktalarının dıştan uygun şekilde çok ince FRP tabakaları ile sargılanmasının dahi (örneğin 0,12 mm kalınlıkta 2-3 kat karbon kumaş) makaslama/kayma kapasitesinde %80-100 üzerinde bir artış getireceğini göstermiştir.Bu artış söz konusu sargılamanın kiriş ekseni yönünde hatta mümkünse kolon ekseni yönündede yapılmasıyla sağlanabilir(Şekil 5.11).
 
Şekil 5.11 Kolon kiriş birleşim yerlerinin kesme güçlendirmesi ve ankrajlanması ile ilgili tipik uygulamalar (a) Dış birleşim noktası, (b) İç birleşim noktası.
Kiriş-Kolon birleşim yerlerinde kesme kapasitesindeki artış; şekil 5.12 deki periyodik yükler altında bulunan güçlendirilmemiş ve güçlendirilmiş (iki kat 0,12 mm kalınlıkta karbon kumaş) numunelere ait yük-deplasman grafiğinde görülmektedir.
(Antonopoulos ve Triantafillou 2003)


 
Şekil 5.12 Kiriş-Kolon birleşim yerleri yük-deplasman eğrileri. (a) Güçlendirilmemiş numune, (b) Güçlendirilmiş numune, Güçlendirilmiş numune kesme dayanımında % 70 lik bir artış sergiler.


KANAL AÇILARAK FRP ŞERİTLERİN UYGULANMASI (Slot application)

DMCA.com Protection Status
Valid XHTML 1.0 Strict    Valid CSS!