Cam elyaf donatılı kirişlerin eğilme davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

Abstract

Çelik donatıların korozyonu betonarme elemanlarda en önemli problemlerden biridir. Bu, elemanın servis performansını ve durabiletisini azaltmaktadır. Lif takviyeli polimerler korozyona dayanıklı, yüksek çekme dayanımına sahip, hafif ve yalıtkan olmaları nedeniyle çelik donatılara iyi bir alternatif olabilirler. Buna karşın FRP donatıların elastisite modüllerinin düşük olması nedeniyle FRP donatılı betonarme elemanların büyük sehimler yaptığı ve göçmeye kadar doğrusal gerilme-birim şekil değiştirme davranışı sergilediği gösterilmiştir. Bu çalışmada cam elyaf (GFRP) donatılı betonarme kirişlerin eğilme davranışı ve sünekliği Ansys Sonlu Elemanlar Programı ile araştırılmıştır. Analiz için deneysel çalışma verileri kullanılmıştır. Çalışmada ½ ölçekli dikdörtgen kesitli betonarme kirişler modellenmiştir. Modellenen kirişler 150 mm genişliğe, 300 mm derinliğe 3m uzunluğa sahiptir. Tüm kirişler aynı basınç donatısına sahip ve dört nokta eğilme altında test edilmiştir. GFRP çekme donatı miktarı, çalışmanın ana parametresi olarak kullanılmıştır. Çalışmanın amacı hibrit kirişlerin sehim değerlerini azaltarak ve sünekliğini sağlayarak gerçek davranışlarını modelleyebilmektir. Çalışma sonunda sonlu eleman modelleri ile deney numuneleri arasında yakın yük-deplasman davranışları ve yük taşıma kapasiteleri elde edilmiştir. GFRP donatı oranının artmasıyla yük taşıma kapasitesi ve sehim değerlerinde artış gözlemlenirken, çelik donatı oranının artmasıyla süneklikte ve eğilme rijitliği değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Anahtar Sözcükler: Betonarme kiriş, eğilme, süneklik, cam elyaf donatı, çekme donatısı, sonlu elemanlar analizi, ANSYS.

Steel corrosion is one of the most important problem in reinforced concrete members. It reduces serviceability performance and durability of the element. Fiber reinforced polymers (FRPs) are able to be good alternative to steel reinforcement due to their great corrosion resistance, high tensile strength, low self weight and good non-magnetization properties. On the other hand, it was shown that concrete members reinforced with FRP bars exhibit large deflection and linear stress-strain response up to failure because of their low elastic modulus. In this study the flexural behavior and ductilities of reinforced concrete (RC) beams with GFRP bars were investigated by using ANSYS Finite Element Program. For analyses the experimental study's datas were used. ½ scale rectengular reinforced concrete beams were modelled. The modal specimens had 150 mm width, 300 mm depth and 3 m length. All the specimens had the same compression reinforcement and they were all loaded under four point bending tests. The amount of tensile GFRP bars were main parameter of the study. The aim of the study is to be able to model the real behavior of these hybrid beams by minimizing the deflection and providing the ductility. At the end of the study it was achieved that the close load-displacement behavior, and load carrying capacity between finite element models and experimental specimens. It was observed that higher ultimate loading capacity and deflection by increasing GFRP bars ratio and higher ductility and flexural rigidity by increasing steel bars ratio Key Words: Reinforced concrete beam, bending, ductility, glass fiber reinforced polymer, tension reinforcement, finite element modelling, ANSYS