Karbon ve çelik donatı kullanılan hibrit kirişlerin farklı beton sınıflarında eğilme davranışı

Abstract

İnşaat sektöründeki hızlı gelişmeler, yapılarda geleneksel malzemeler dışındaki malzeme kullanımını gündeme getirmiştir. Bu malzemelerden biri de FRP donatılardır. Bu donatılar hafiflik, korozyona uğramama ve manyetik olmama özelliklerine sahiptir. Bu özellikler malzemeyi avantajlı kılmaktadır. Ancak bu malzemeler, geleneksel inşaat çeliğinden farklı olarak akma davranışı göstermezler, gevrektirler, düşük elastisite modülüne sahiptirler. Betonarme eğilme elemanları içinde FRP donatıları çekme donatısı olarak kullanmak davranışı gevrekleştirmektedir. Bu nedenle geleneksel çelik donatının ve FRP donatıların olumlu özelliklerini bir araya getirmek amacıyla hibrit kirişler tasarlanmıştır. Hibrit kirişlerde FRP donatı olarak karbon donatılar kullanılmıştır. Elemanlar 150mmx300mm boyutlarında ve 3 metre boyundadır. C30 ve C60 olmak üzere 2 farklı beton sınıfı kullanılmıştır. Deneyler iki nokta yüklemeli eğilme deneyleri olarak yapılmış ve davranışları incelenmiştir. Yük deplasman ilişkileri göz önünde bulundurulmuştur. Çalışma sonucunda aynı çelik donatı alanına sahip kirişlerde karbon donatı çapı arttıkça yük taşıma kapasitesinin arttığı belirlenmiştir. Beton basınç dayanımındaki artışla hibrit kirişlerin eğilme davranışında önemli bir kapasite artışı gözlenmemiştir. Tüm elemanların deneysel yük deplasman eğrilerinin yanısıra teorik yük deplasman eğrileri de elde edilmiştir. Teorik yük deplasman eğrileri moment eğrilik ilişkisi kullanılarak çizilmiştir.

Recent developments in the construction field bring up the use of materials except conventionals. One of these materials is FRP rebars. They are lightweight, non-corrosive and non-magnetic. These properties make the material advantageous. However, they do not exhibit a yielding behavior unlike the conventional steel reinforcement, they are brittle and they have low modulus of elasticity. The use of FRP reinforcement as reinforcing materials within the concrete bending elements cause to brittle behavior. For this reason hybrid beams are designed to combine the positive features of traditional steel reinforcement and FRP reinforcement. Carbon FRP bars were used as reinforcement with steel bars in hybrid beams. Elements have 150mmx300mm cross section and 3 meters in length. C30 and C60 were used as two different concrete grades. The experiments were carried out as two point load bending experiments and their behaviors were examined. Load displacement relations were considered. As a result of the study, it was determined that the load carrying capacity increased with the increase in diameter of carbon bars in the beams having the same steel area. With the increase in the strength of concrete strength, no significant capacity increase was observed in the bending behavior of the hybrid beams. Besides the experimental load displacement curves of all elements, theoretical load displacement curves were obtained. The theoretical load displacement curves were determined using moment curvature relationship.