Ayrık çubuk ve kapalı etriye şeklinde frp kesme donatısı bulunduran frp boyuna donatılı betonarme kirişlerin kesme davranışları

Abstract

Yüksek korozyon dayanımı avantajı nedeniyle cam takviyeli polimer (CTP) donatılar gün geçtikçe popülerlik kazanmaktadır. Bu nedenle CTP'den üretilmiş boyuna ve enine donatıların betonarme elemanlarda kullanıldığı çok sayıda çalışma gerçekleştirilmiştir. CTP donatıların bükülememesi nedeniyle CTP etriyelerin fabrikada kapalı formda üretildiği bilinmektedir. Fabrikada farklı ebatlar için farklı üretim kalıplarının hazırlanması gerekmekte ve kapalı CTP etriye üretimi hızlı ve ekonomik olarak gerçekleştirilememektedir. Ayrıca gerçekleştirilen çalışmalarda bu etriyelerin çekme kapasitesine ulaşamadan büküm noktalarından koptuğu gösterilmiştir. Kapalı etriyelerin bu dezavantajlarından hareketle mevcut çalışmada dört ayrık çubuğun bağ teli ile birleştirilmesiyle oluşturulmuş yapma CTP etriyelerin etkinliği araştırılmak istenmiştir. Bu kapsamda, cam takviyeli polimer (CTP) donatılı betonarme kirişlerin kesme davranışları incelenmiştir. Biri referans olmak üzere toplamda 11 adet betonarme kirişin dört noktalı eğilme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada CTP etriye tipi, etriye aralığı ve a/d oranı parametre olarak belirlenirken deney elemanlarının tamamı aynı oranda boyuna donatı ile aynı beton dayanımına sahip olacak şekilde hazırlanmıştır. Çalışmada iki farklı a/d oranı (yaklaşık 2.60 ve 3.80), iki farklı etriye aralığı (100 mm ve 200 mm) ve üç farklı etriye tipi kullanılmıştır. Kullanılan CTP etriyelerden ilki 10 mm çap değerine sahip, 90° kancalı kapalı formdadır (fabrikasyon). İkincisi ise 10 mm çapa sahip dört ayrık çubuğun bağ teli ile birleştirilmesi ile oluşturulmuş etriye çeşididir. Üçüncüsü ise 10 mm çapa sahip iki ayrık düşey çubuğun boyuna donatılara bağ teli ile birleştirilmesi neticesinde oluşturulmuştur. Referans deney elemanı ise a/d oranı yaklaşık 3.80 olan ve çalışmada CTP etriye tipinin etkinliğinin ortaya koyulabilmesi bakımından çelik etriyeli olarak üretişmiş elemandır. Çalışmada yapma etriyeli deney elemanlarının kesme kapasitelerinin, eşdeğer kapalı etriyeli numunelerin ilgili değerlerinin yaklaşık %54'ü kadar olduğu belirlenmiştir. Ayrıca 90o kanca uçu açısı dezavantajına rağmen, kapalı CTP etriyeli elemanların yük-sehim davranışlarının kapalı çelik etriyeli betonarme elemanların ilgili davranışlarına oldukça yakın olduğu belirlenmiştir.

Glass fiber reinforced polymer (GFRP) reinforcement rebars are gaining popularity day by day due to the advantage of high corrosion resistance. For this reason, many studies have been carried out using FRP longitudinal and transverse reinforcement. It is known that FRP stirrups are produced in closed form in the factory due to the inability of the FRP reinforcement to be bent into stirrups. Different production molds have to be prepared for different sizes in the factory, and closed FRP stirrup production cannot be carried out quickly and economically. In addition, studies have shown that these stirrups rupture at the bending points before reaching the tensile capacity. For these reasons, in the present study, it was aimed to investigate the effectiveness of segmental FRP stirrups formed by combining four separate rods with tie wires. Within this scope, shear behavior of reinforced concrete beams with GFRP rebars was investigated. A total of 12 beams, including a reference specimen, were tested under four-point bending. In the study, while the FRP stirrup type, stirrup spacing and a/d ratio were determined as test parameters, all of the test beams had identical amount of longitudinal reinforcement and concrete strength. Two different a/d ratios (approximately 2.60 and 3.80), two different stirrup spacing values (100 and 200 mm) and three different stirrup forms were used in the study. The first FRP stirrup type is in the closed form (fabrication) with a diameter of 10 mm and a hook of 90°. The second is the segmental form, obtained by combining four separate bars with a diameter of 10 mm with tie wires. The last one, on the other hand, was produced by fixing two vertical and parallel (transverse) FRP bars to the longitudinal reinforcement with wires. The reference specimen was produced with steel stirrups with a a/d ratio of approximately 3.80 and in order to demonstrate the effectiveness of the FRP stirrup type. In the study, it was determined that the shear capacities of the beams with segmental stirrups were approximately in the order of 54% of the respective values of specimens with conventional closed stirrup specimens. Furthermore, despite the problem related to the 90o hook angle of the stirrups, the load-deflection behavior of RC beams with closed GFRP stirrups was determined to be close to the related behavior of the RC beams with closed steel stirrups.