BFRP ile güçlendirilmiş betonarme menfezlerin sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi

Abstract

Depremler, doğal afetler, olumsuz çevre koşulları yapılara hasar verilmektedir. Bu yüzden betonarme menfezlerin güçlendirilmesinde günümüzde yeni teknolojiler ve ürünler geliştirilmektedir. Menfezlerin güçlendirilmesi önemli kurallar çerçevesinde yapılmalıdır. Bu tezde, betonarme menfezlerin güçlendirme yöntemlerinden etkili ve son yıllarda kullanımı yayılmaya başlamış olan BFRP malzemeleri ile güçlendirilmesini ve bu uygulamanın SAP2000 programı ile modal analizi yapılarak sonuçlarının değerlendirilmesini içermektedir. Menfezler agresif ortamlara maruz kalır ve böylece hizmet kaybına neden olur. BFRP malzemelerinin yoğunluğu düşük, mekanik özellikleri çok iyidir, kimyasal maddelere ve korozyona karşı dayanıklıdır. Bu nedenle betonarme menfez hizmet ömrünü artırmak amacıyla BFRP ile güçlendirme yapılmaktadır. İlk olarak menfez ve FRP ile ilgili daha önce yapılmış çalışmalara yer verilmekte ve konunun önemi vurgulanmaktadır. Ayrıca menfezler hakkında genel bilgilere yer verilmiştir. Daha sonra FRP ile ilgili gerekli açıklamalar yapılmıştır. Menfezin uzunluğu 12 m, menfez yüksekliği 3.5 m, genişliği 3.2 m, menfez kalınlığı 0,15 m ve betonarme menfez üzerindeki toprak yüksekliği 0.70 m dir. Kullanılan beton C30 dur. Uygulanacak BFRP kalınlığı 4 mm dir. Bu çalışmada betonarme kutu menfezinin yüzeylerini bir BFRP tabakası ile güçlendirilerek sonlu elemanlar metodu ile analiz yapılmıştır. Sonlu elemanlar metodu ile BFRP' siz betonarme menfezin analizini yapılarak menfezinin iki durumunun dinamik parametrelerini karşılaştırılmıştır. Son olarak, BFRP ile güçlendirme yapılmadan önce ve güçlendirme yapıldıktan sonra menfezin gerilme, kesme kuvveti ve momentler SAP2000 programını kullanarak hesaplanmıştır. Güçlendirme yapıldıktan sonra periyodunun %3.6-%16.8 oranında azaldığı, Mmax değerlerini %38 oranında azaldığı, Smax değerlerini %16 oranında azaldığı ve Vmax değerlerini yaklaşık olarak %1 oranında arttığı görülmektedir. Betonarme kutu menfezin bir BFRP tabakası ile güçlendirilmesinden sonra menfezinin rijitliğinde ciddi bir artış görülmüştür.

Earthquakes, natural disasters, and adverse environmental conditions damage the structures, so new technologies and products are being developed for the reinforcement of concrete culverts. Strengthening the culverts is important and should be done within the framework of certain rules. This study includes reinforcement of concrete culverts with BFRP materials, which is one of the effective reinforcement methods and whose use has began to spread in recent years, and the evaluation of the results of this application by making modal analysis with the SAP2000 program. Culverts are exposed to aggressive environments, resulting in loss of service. BFRP materials have low density, good mechanical properties, and are resistant to chemicals and corrosion. For this reason, reinforcement is made with BFRP in order to increase the concrete culvert service life. First, previous studies on culvert and FRP are given, and the subject' s importance is emphasized. In addition, general information about the culverts is given. Then, necessary explanations about FRP were made. The length of the concrete culvert is 12 m, the height of the concrete culvert is 3.5 m, the width is 3.2 m, the thickness of the concrete culvert is 0.15 m and the soil height above the concrete culvert is 0.70 m. The concrete used is C30. The BFRP thickness to be applied is 4 mm. In this study, the surfaces of the concrete box culvert were strengthened with a BFRP layer and analyzed using the finite element method. The dynamic parameters of the two cases of the culvert were compared by analyzing the concrete culvert without BFRP with the same method. Finally, the culvert' s stress, shear forces, and moments were calculated using the SAP2000 program before and after the reinforcement with BFRP. It is seen that the period decreased by 3.6%-16.8%, the Mmax value decreased by 38%, the Smax value decreased by %16, and the Vmax value increased by approximately 1%, after strengthening. A significant increase in the rigidity of the culvert was observed after the surfaces of the concrete culvert were reinforced with a layer of BFRP.