Betonarme Yapıların Kompozitlerle Güçlendirilmesine Deneysel Yaklaşımlar

Prof. Dr. Sinan ALTIN
Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Dept. of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Gazi University
Özet 
Karbon lif donatılı polimerler (CFRP) ve güçlü yapıştırıcılar (epoxy) betonarme yapıların güçlendirmesinde önemli bir kullanım alanı bulmuştur. Güçlendirme tekniklerinde performansların belirlenebilmesi amacıyla yapılan bazı deneysel çalışmaların sonuçları bildiride özetlenmiştir. Sunulan deneysel çalışmalar hem eleman düzeyinde hem de yapı taşıyıcı sisteminde deprem davranışın iyileştirilmesi için yapılan bir dizi araştırmayı kapsamaktadır. Kesme sorunlu betonarme kiriş ve perdeler, sünek olmayan betonarme çerçeveler çeşitli düzenlerde karbon lif donatılı polimer uygulamaları ile güçlendirilip deprem yüklerini benzeştiren yüklemeler altında test edilmişlerdir. Güçlendirme tekniklerinin deney elemanlarında dayanım ve davranışını iyileştirmedeki performans düzeyleri ortaya konulmuştur.
Anahtar kelimeler:
Betonarme yapılar; Güçlendirme; Karbon lifli polimerler
1. Giriş 
Ülkemizde yaşanan hemen her deprem yapıların göçmesine, hasar almasına ve can kaybına neden olmuştur. Denetimsizlik ve bilinçsizliğin neden olduğu tasarım ve yapım kusurları bu yapılarda yatay dayanımın, rijitliğin ve sünekliğin yetersiz kalmasına neden olmuştur. Bugün de çok sayıda mevcut bina depremlerde göçen binaların karakteristik özelliklerini taşımaktadır. Hasar alma ve göçme riski taşıyan yapıların belirlenerek güvenliğin sağlanabilmesi ülkemizin önünde çözümü güç ve önemli bir sorun olarak durmaktadır. Riskli yapıların yıkılıp yeniden yapılmasının yanı sıra güçlendirme ile sağlanabilecek bir iyileştirme de alternatif bir çözümdür. Riskli yapıların güçlendirilmesi için birçok teknik geliştirilmiştir, bazı teknikler Türk Deprem Yönetmeliğinde yer almakta ve uygulamada da kullanılmaktadır.
Kompozitler son yıllarda inşaat mühendisliğinde geniş bir yelpazede uygulama alanı bulmuştur. Lif donatılı polimerler, yüksek dayanım/ağırlık oranına sahip oluşunun yanı sıra yapıda fonksiyonelliği bozmaması, hemen kullanımın sağlanması, geometri değişime neden olmaması, kolay uygulanması gibi sayılabilecek avantajları nedeniyle yetersiz ve kusurlu yapıların güçlendirmesinde alternatif malzeme olmuştur. Ülkemizde özellikle yıkıcı Marmara depremi sonrasında bu tür malzemeler kullanılarak yapıların güçlendirilmesi ve deprem performanslarının artırılması konusunda birçok araştırma yapılmış ve araştırmalar devam etmektedir.
Bildiride, karbon lif donatılı polimerlerin ve güçlü kimyasalların betonarme yapıların güçlendirmesinde performanslarının belirlenebilmesi amacıyla Gazi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü yapı mekaniği laboratuarında gerçekleştirilen bazı deneysel çalışmaların sonuçları özetlenmiştir. Sunulan deneysel çalışmalar hem eleman düzeyinde hem de yapı taşıyıcı sisteminde davranışın iyileştirilmesi için yapılan bir dizi araştırmayı kapsamaktadır. Betonarme kirişlerde, betonarme perdelerde ve betonarme çerçeve taşıyıcı sistemlerde deprem davranışının iyileştirilmesinde kullanılan çeşitli düzenlemelerde karbon lif donatılı polimer uygulamaları, modellenen deney elemanlarında test edilmiştir. Araştırmaların kapsamları doğrultusunda güçlendirmelerde kullanılan karbon lif donatılı polimerlerin performansları ölçülmüş, veriler toplanmış ve önerilerde bulunulmuştur.
2. Deneyler ve Test Sonuçları 
Deneysel çalışmalarda kesme sorunlu deney elemanları dikkate alınmıştır. Bildiride, yetersiz sargı donatılı betonarme kirişler; kesme sorunlu betonarme perdeler; kusurlu ve deprem yükleri için yetersiz betonarme çerçeveler CFRP şeritlerle güçlendirildikten sonra test edilmiştir, sonuçlar tartışılmıştır. Güçlendirme amacıyla kullanılan CFRP ve epoxy, üç seri deneyde özdeştir. CFRP ve epoxy’nin özellikleri Tablo 1’de özetlenmiştir.
2.1 Kesme Sorunlu Betonarme Kirişlerin CFRP Şeritlerle Güçlendirilmesi [1] 
Kesme dayanımı yetersiz betonarme kirişler U şeklinde CFRP şeritlerle güçlendirilip monotonik dört nokta yüklemesi altında test edilmiştir. Test edilen kirişlerin geometrik boyutları ve donatı düzeni Şekil 1.’de sunulmuştur. Kullanılan donatıların özellikleri Tablo 2’de özetlenmiştir. 10 adet, 1/2 geometrik ölçekli kiriş çalışma kapsamında test edilmiştir. Tablo 3’de deney elemanlarının özellikleri ve test programı özetlenmiştir. Kirişin çekme bölgesinde 3 adet 20 mm çapında nervürlü donarı ve basınç bölgesinde 2 adet 8 mm çapında düz donatı bulunmaktadır. 1-7 nolu deney elemanlarında Ø6/300 etriye kullanılmıştır. Bir uç durum olarak 8-10 nolu deney elemanlarında hiç etriye bulunmamaktadır. Çalışmada 125mm, 150mm, 200mm olmak üzere üç farklı CFRP şerit aralığı kullanılmıştır. Şerit uçları fan tipi CFRP ankrajları ile betonarme kirişe sabitlenmiştir. Ankraj detayları Şekil 2’de sunulmuştur.
CFRP şeridin kıvrılacağı kiriş köşelerinde 15mm yarıçapında pah oluşturulmuştur. Ankrajlar için 14mm çapında ve 50mm derinliğindeki delikler açılmış içleri tozdan arındırılmıştır. Beton yüzey üzerindeki boşluklar epoksi yapıştırıcı ile doldurulmuş ve CFRP şeritlerin yapıştırılacağı önceden hazırlanan yerler yapıştırıcı ile tamamen örtülmüştür. Daha sonra CFRP şeritler yapıştırıcı katman üzerine yerleştirilmiş ve bir rulo kullanılarak sabit basınç altındaki hava kabarcıklarının tahliye edilmesi ve yapıştırıcının kumaş tarafından emilmesi sağlanmıştır. Ankrajlar için 120mm uzunluğunda 80mm genişliğindeki CFRP kumaş, bir ucundan 10mm çapındaki düz çelik çubuk etrafında sarılarak epoksi yapıştırıcı ile doldurulmuş deliğe yerleştirilmiştir. Kumaşın delik dışında kalan 70 mm’lik kısmı, uzunlamasına ince şeritlere ayrılmış ve daha önceden yapıştırılan CFRP şerit üzerine yelpaze biçiminde açılarak şerit ile birleştirilmiştir. Güçlendirme tamamlandıktan sonra kirişler teste hazır hale getirilmiştir. Test tekniği ve ölçüm aletlerinin yerleşim şeması Şekil 3’de verilmiştir.
Deney elemanlarının çatlak biçimlenişleri ve göçme mekanizmaları Şekil 4’de sunulmuştur. Testler sırasında ölçülen kesme kuvveti-kiriş orta noktası deplasmanları gruplandırılarak Şekil 5’de verilmiştir. Kesmeye karşı CFRP şeritler kullanılarak betonarme kirişlerin güçlendirilmesi basit ve etkin bir tekniktir. CFRP şeritlerin T kesitli kirişleri tamamen sargılayamaması şerit uçlarının ankrajlar kullanılarak tutulmasını gerektirmektedir. Ankrajsız CFRP şeritler kirişlerde kesme kapasitesini artırmasına rağmen kirişin kesmeden göçmesini engelleyememiştir. Ankrajlı CFRP şeritler ile güçlendirme kesme dayanımının artırılmasını, kesme davranışının iyileştirilmesini sağlanmış ve sünek eğilme davranışının gelişmesini sağlamıştır.
Ankrajlar, CFRP şeritlerin beton yüzeyinden soyulmasını engellemiş ve kesme çatlaklarının genişlemesini kontrol altında tutmuştur. Ankrajsız deney elemanları CFRP şerit uçlarının soyulması nedeniyle göçmüştür. CFRP şerit ucunda uygulanan ankraj, kesme kapasitesi ve deney elemanı davranışını iyileştirmede etkili olmuştur. Ankrajlı şeritler ile güçlendirilen deney elemanlarının deformasyon kapasiteleri artmıştır. Bir uç örnek olarak kesme donatısı olmayan kirişler de eğilme kapasitesine ulaşmış, CFRP şeritler kirişte kesme çatlaklarının genişlemesini başarıyla kontrol altında tutmuşlardır.
Deney elemanlarındaki birim deformasyon değerleri 40 kN kesme yükünden sonra artmıştır. Birim deformasyon ölçerlerden elde edilen en büyük birim deformasyon ölçümleri Şekil 6’da CFRP şerit genişliğine göre gruplandırılarak gösterilmiştir. Deney elemanı 2, 3,4’de kiriş yüzeyinden ayrılan CFRP şeritlerden alınan ortalama birim şekil değiştirme değerleri sırasıyla 0.0041mm/mm, 0.0036mm/ mm, 0.0039mm/mm ölçülmüştür. Deney elemanı 7’nin sol kesme açıklığında meydan gelen geniş kesme çatlakları nedeniyle bu deney elemanından daha büyük birim deformasyon ölçümü alınmıştır. En büyük ortalama birim deformasyon deney elemanları 7 ve 10 için sırasıyla 0.0060mm/ mm ve 0.0071mm/mm olarak gerçekleşmiştir. 200mm/mm genişliğindeki cfrp şeritlerle güçlendirilen deney elemanları ile karşılaştırıldığında, deney elemanı 9 ve 10’daki CFRP şeritlerde, deney elemanı 4’deki şeritlere göre sırasıyla %54 ve %82 daha fazla ortalama birim deformasyon ölçülmüştür.
2.2 Betonarme Perdelerin CFRP Şeritlerle Güçlendirilmesi [2] 
Pratikte kesme sorunlu betonarme perdelerle sıkça karşılaşılmaktadır. Eski yapımlı mevcut yapılarda perde geometrisi kolondan biraz daha geniş ve genellikle perde yüksekliğinin perde genişliğine oranı 1.5 olarak gözlenmektedir. Bu tür perdeli betonarme yapılar depremlerde göçmemesine rağmen ağır hasar almışlardır. Bu yapıların betonarme perdelerinde yatay dayanım ve rijitliğin artırılması yapıda hasarı azaltabilecektir. Bu amaçla geliştirilen deney programında kesme sorunlu beş betonarme perde deney elemanı üretilmiş ve dört farklı konfigürasyonda CFRP şeritlerle güçlendirilip deprem yüklerini benzeştiren tersinen yükler altında test edilmiştir.
Deney elemanları tasarımında betonarme perdeli bir yapıda moment ve kesme kuvvetinin dağılımı göz önünde bulundurularak kesit tesirlerinin maksimum olduğu kritik perde yüksekliği içerisinde yer alan yapının en altındaki bölümü dikkate alınmıştır. Deney elemanlarının geometrik boyutları ve donatıları Şekil 7’de sunulmuştur. Betonarme perdenin yapının temeli ve birinci kat döşemesi arasında kalan maksimum moment ve kesme kuvveti etkisindeki bölümü deney elemanı olarak ½ ölçekte boyutlandırılmıştır. Deney elemanlarında kullanılan donatıların özellikleri Tablo 4’de, deney elemanları ve test programı Tablo 5’de özetlenmiştir.
Deney elemanında güçlendirilecek duvar rijit bir temel kirişi ve yükleme kirişi arasında yer almaktadır. Betonarme perde duvar kesme dayanımı yetersiz ve gevrek kesme kırılması meydana gelecek biçimde, eğilme dayanımı kesme dayanımından daha büyük olmak üzere tasarlanmıştır. Yükleme kirişi 300x300mm boyutlarında 8Ø12 nervürlü boyuna donatıya sahip Ø10 çapında 100 mm aralıklı kesme donatılı rijit bir kiriş olarak donatılmıştır. Aynı şekilde temel kirişi gelebilecek kesme kuvveti ve eğilme momenti etkileri altında hasar almayacak şekilde 400x500mm boyutlarında 16Ø16 nervürlü boyuna donatılı ve Ø10 çapında 100mm aralıklı kesme donatılı olarak üretilmiştir. 1000x100mm kesitli betonarme duvarın uç bölgesinde eğilme donatısı olarak Ø16mm çapında nervürlü donatı, gövde bölümünde ise Ø6mm çapında düz donatı kullanılmıştır. Betonarme panelinin düşey donatı oranı pv=0.0183, yatay donatı oranı ph=0.0015’dir. Duvarın 1500mm yüksekliği boyunca Ø6/400 gövde donatısı kullanılmıştır. Deney elemanının panelinde sargılanmış bir uç eleman oluşturulmamış olup ve gövde donatısının uçları 90o bükülmüştür. Böylece sismik detayları yetersiz mevcut bir perde duvarın benzeştirilmesi hedeflenmiştir.
Deneysel çalışma kapsamında 4 adet eleman betonarme duvar üzerine dıştan yapıştırılan CFRP şeritler ile güçlendirilmiştir. Şerit düzenlemeleri Şekil 8’de sunulmuştur. Deney programında yer alan değişken güçlendirme için kullanılan CFRP şerit düzenlemesidir. Deney elemanı 2’de betonarme panel 100mm genişliğindeki CFRP şeritler ile yatay olarak sargılanmıştır. Duvar yüksekliği boyunca 8 adet 100mm kalınlığındaki CFRP şerit merkezden merkeze 200mm eşit aralıkla betonarme panele yatay olarak yerleştirilmiştir. Deney Elemanı 3 betonarme paneli diyagonal doğrultuda simetrik olarak panelin her iki yüzeyine yerleştirilen 200mm genişliğindeki 4 adet CFRP şerit ile güçlendirilmiştir. Deney Elemanı 4’de uygulanan güçlendirme detayı 3 nolu deney elemanı ile benzerdir. 3 nolu deney elemanına yerleştirilen çapraz 200mm genişliğindeki CFRP şeritlere ek olarak betonarme panel alt ve üst kenarlarından 200mm genişliğinde 2 adet CFRP şerit ile sargılanmıştır. Deney elemanı 5’de uygulanan güçlendirme detayında birbiri arasında merkezden merkeze 270mm mesafe bulunan duvar diyagonaline paralel doğrultudaki 20 adet 100mm genişliğindeki CFRP şeritler duvarın her iki yüzeyine simetrik olarak yerleştirilmiştir. Daha sonra duvarın alt ve üst uçları 100mm genişliğindeki CFRP şeritler ile sargılanmıştır. CFRP şeritler, fan tipi ankrajlar kullanılarak yapıştırıldıkları beton yüzeye ankrajlanmıştır. Ankraj detayları Şekil 9’da verilmiştir. Yatay ve diyagonal şeritler için ankraj mesafeleri sırasıyla, 300mm ve 270mm’dir. Fan tipi ankrajlar 80mm genişliğinde, 200mm uzunluğundaki CFRP şeritin kısa kenar doğrultusunda yuvarlanması ile üretilmiştir. Duvarda ankraj için açılan 10mm çapındaki delikten geçirilen kumaşın her iki ucundaki 50mm’lik çıkıntı daha önceden yapıştırılan CFRP şerit üzerine yelpaze biçiminde açılarak şerit ile birleştirilmiştir.
Tüm deney elemanları laboratuvar ortamında yatay konumda ve iki aşamada imal edilmiştir. İlk aşamada, betonarme perde duvarın laboratuvar zemini üzerine kurulan yatay bir kalıp içerisine dökülmüş ve 28 gün kürde bekletilmiştir. İkinci aşamada ise, elemanlar CFRP şeritler kullanılarak güçlendirilmiştir. Bu amaçla, CFRP şeritler ve ankraj yapılacak noktalar eleman üzerinde işaretlenmiştir. Daha sonra ankrajlar için 10mm çapındaki delikler açılarak CFRP şeritlerin yapışacağı beton yüzey daha iyi bir yapışma sağlanabilmesi amacıyla pürüzlendirilmiştir. Bu uygulama sırasında CFRP şeridin kıvrılacağı köşelerde 15mm yarıçapında pah oluşturulmuştur. Daha sonra beton yüzey ve ankrajlar için açılan deliklerin içi sıkıştırılmış hava ve fırça yardımı ile temizlenerek gevşek herhangi bir parçanın yapışmayı etkilememesine özen gösterilmiştir. Yüzey temizlendikten sonra üretici direktifleri doğrultusunda hazırlanan epoksi yapıştırıcı beton yüzeye 1.5mm kalınlığında olacak biçimde sürülmüş ve ankraj delikleri yapıştırıcı ile doldurulmuştur. Daha sonra CFRP şeritler yapıştırıcı katman üzerine yerleştirilmiş ve bir rulo kullanılarak sabit basınç altındaki hava kabarcıklarının tahliye edilmesi ve yapıştırıcının kumaş tarafından emilmesi sağlanmıştır. Ankrajlar açılan deliklere yerleştirilmiş ve dışta kalan uzantıları 100mm çapında yelpaze biçiminde açılarak mevcut CFRP şeride yapıştırılmıştır. Test öncesi bütün deney elemanları en az 15 gün boyunca yapıştırıcı katmanın kuruması için laboratuvar ortamında kürde bekletilmiştir.
Bu güçlendirme işlemleri tüm deney elemanlarına uygulanmıştır. Deney elemanları deprem yüklerini benzeştiren tersinen yükler altında test edilmiştir. Deney düzeni ve ölçüm aletlerinin yerleşimi Şekil 10’da verilmiştir.
Göçmeden sonra deney elemanlarının görünüşleri Şekil 11’de, deney elemanlarının testlerinden elde edilen zarf eğrileri karşılaştırmalı olarak Şekil 12’de verilmiştir. Kesme dayanımı yetersiz betonarme perde duvarları güçlendirmek için CFRP şeritler ile güçlendirme tekniğinin yatay dayanım, yatay rijitlik, süneklik ve ötelenme oranlarını önemli oranlarda artırmıştır. Kesmeden göçen perde güçlendirme sonrası davranışa sünek eğilmenin hakim olması sağlanmıştır. Deney elemanlarının sergiledikleri tersinir tekrarlanır davranış ve göçme biçimi üzerinde güçlendirme için kullanılan CFRP yerleşim şekillerinin çok büyük oranda etkili olduğu görülmüştür. Kesme dayanımı yetersiz betonarme perdelerde uygulanan bütün CFRP yerleşim düzenleri başarılı olmuş ve sağlanan dayanım artışı ile gevrek kesme kırılması sergileyerek göçmesi gerekli olan deney elemanları sünek eğilme davranışı sergileyecek düzeye kadar çıkmıştır. Ayrıca uygulanan CFRP şerit yerleşim düzenine bağlı olarak belirli oranlarda süneklik sergilemişlerdir. CFRP şeritler, deney elemanlarının başlangıç rijitliği iyileştirmede etkili olamamıştır. Ancak CFRP şeritler duvar gövdesinde kesme çatlaklarının genişlemesini engelleyerek deney elemanının yatay rijitlik kaybını kontrol altına almıştır.
Yatay ve X deseni ile güçlendirilen deney elemanları %2 ötelenme oranına kadar eğilme dayanımlarında önemli bir azalma olmadan deformasyon yapmışlardır. Uygulanan güçlendirme tekniği ile deney elemanlarının yük taşıma kapasitelerinde önemli bir azalma olmadan deformasyon yapabilme kapasitesi artırılmıştır. Ankrajlar betonarme panel yüzeyine yapıştırılan CFRP şeritlerin beton yüzeyinden soyulmasını geciktirmiştir. Deney elemanlarının birçoğunda CFRP şeritler ya da ankrajlar koptuktan sonra taşıma gücünde düşüş olmuş ve deney elemanları göçmüştür. Ankrajlar CFRP şeritlerin kopma birim deformasyonu değerlerine kadar etkin olarak kuvvet taşımalarında önemli bir rol oynamıştır.
Testler sırasında şeritler alınan birim şekil değiştirme ölçümleri için tipik örnekler Şekil 13’de verilmiştir. Yatay şeritler ölçülen maksimum değerlerin ortalaması Deney elemanı 2 için 0.0090mm/mm, çapraz şeritlerden ölçülen maksimum birim şekil değiştirmeler 0,00748mm/ mm’dir. Deney elemanları 3 ve 4’de birim şekil değiştirmeler 0.00840mm/mm olarak ölçülmüştür. Duvarda gelişen deformasyonlar ve çatlaklar CFRP şeritlerin beton yüzeyinden ayrılmasına ve şeritlerin birleşik gerilmeler altında limit değerlerinden önce kopmasına neden olmaktadır.
2.3. Betonarme Çerçevelerin CFRP Şeritlerle Güçlendirilmesi [3] 
Test çerçevesi tek katlı, tek açıklıklı 1/3 geometrik ölçekli sünek olmayan bir betonarme çerçevedir. Türkiye’de kullanılan binalardaki genel yetersizlikleri temsil edecek
şekilde tasarlanmış ve üretilmiştir. Şekil 14’de çerçevenin geometrik özellikleri ve donatı detayları verilmiştir. Çerçevenin içerisine boşluklu tuğla kullanılarak duvar örülmüştür. Dolgu duvar, bina dış duvarını temsil etmesi amacıyla, çerçeve dışına hizalanmıştır. Dolgu duvarın her iki yüzüne çerçeve geometrik ölçeği ile uyumlu 7.5mm kalınlığında sıva katmanı eklenmiştir. Deney elemanlarında kullanılan donatıların özellikleri Tablo 6’da, deney elemanları ve test programı Tablo 7’de özetlenmiştir.
Çalışmada deneysel parametreler, CFRP şeritlerin genişliği ve uygulanma biçimidir. Şeritler 2-4 nolu deney elemanlarına simetrik, 5-8 nolu deney elemanlarına dolgu duvarın iç yüzünden ve 8-10 nolu deney elemanlarına dolgu duvarın dış yüzünden uygulanmıştır. Dolgu duvar üzerine 2,5,8 deney elemanlarında 200mm; 3,6,9 deney elemanlarında 300mm; 4,7, 9 deney elemanlarında 400mm olmak üzere üç farklı genişlikte şerit yapıştırılmıştır. Şekil 15’de şerit düzenleri, Şekil 16’de ankraj detayları verilmiştir. Yapıştırılan şeritler hem betonarme çerçeveye hem de dolgu duvara ankrajlanmıştır. Dolgu duvarın iç yüzünden betonarme çerçeveye yapılan ankraj için çerçevenin kolon ve kirişlerine ilk olarak 100mm derinliğinde 14mm çapında delikler açılmıştır. Açılan delikler sıkıştırılmış hava ve fırça yardımı ile temizlenmiştir. 300mm uzunluğunda 100mm genişliğindeki CFRP kumaş parçası, bir ucundan 12mm çapındaki düz çelik çubuk etrafında sarılarak epoksi yapıştırıcı ile doldurulmuş olan ankraj deliğine yerleştirilmiştir. Kumaşın delik dışında kalan kısmı epoksi yapıştırıcı kullanılarak dolgu üzerine yapıştırılan cfrp şerit ile birleştirilmiştir. Dolgu duvar üzerinde birleştirilen her 100mm lik şerit genişliği için betonarme çerçeveye 1 adet ankraj yapılmıştır. Dolgu duvarın dış yüzünden betonarme çerçeveye yapılan ankrajlar için, betonarme çerçeveye 14mm çapında 100mm derinliğinde delikler açılmış ve temizlenmiştir. Dış yüzden yapılan uygulamada 240mm uzunluğunda 30mm genişliğinde CFRP kumaş parçaları ankraj amacıyla kullanılmıştır.
Kumaşın bir ucu uzun doğrultuda 100mm derinliğinde ince şeritlere ayrılmıştır. Diğer uç kısa doğrultuda çelik bir çubuk etrafında sarılarak, epoksi ile doldurulan önceden açılmış ankraj deliğine yerleştirilmiştir. Gerilme birikmesini en aza indirmek amacıyla, 300mm uzunluğunda ve güçlendirme biçiminde kullanılan şerit genişliğindeki CFRP kumaş parçası ankraj yapılan bölgeye epoksi yapıştırıcı ile yapıştırılmıştır.
Deney elemanları deprem yüklerini benzeştiren tersinen yükler altında test edilmiştir. Test tekniği ve ölçüm aletlerinin yerleşim planı Şekil 17’de verilmiştir. Deney elemanları yatay yük taşıma kapasitesini kaybettikten sonra testlere son verilmiştir.
Deney elemanlarının testler sırasında ölçülen yük-yatay deplasman eğrilerine elde edilen zarf eğrileri Şekil 18’de verilmiştir. Diyagonal CFRP şeritler deney elemanlarının yatay rijitliğini ve dayanımını önemli oranlarda artırmıştır. Referans deney elemanı maksimum yatay yüke 0.40% yatay ötelenmeye ulaşmıştır. Betonarme çerçevenin içindeki dolgu duvarı basınç kuvvetleri etkisinde üst köşelerinden ezildikten sonra deney elemanı yatay yük taşıma kapasitesini kaybetmiştir. Dolgu duvarı her iki yüzünden güçlendirilen deney elemanları 2, 3 ve 4 birbirine benzer davranış ve aynı göçme modunu sergilemişlerdir. Bu deney elemanlarında dolgu duvarının iç yüzündeki diyagonal CFRP şeritler yırtılmış, dolgu duvarının dış yüzündeki şeritlerde ankrajlar kopmuştur (Şekil 19, Şekil 20). Diyagonal CFRP şeritlerini yırtan yatay yük düzeyi bu deney elemanlarının maksimum yatay yük düzeyidir. Bu aşamadan sonra deney elemanları yatay yük taşıma kapasitelerini ve yatay rijitliklerini ani olarak kaybetmiştir. Dolgu duvarının sadece bir yüzünden CFRP kullanılarak güçlendirilen deney elemanlarında, hem ileri hem de geri çevrimlerde yatay ötelenme oranının 0.50-0.61% değerleri arasında diyagonal basınç kuvvetleri etkisinde kalan CFRP şeridi çerçevenin üst köşesinden sıva ile birlikte dolgu duvarından ayrılmıştır. Şeritlerin dolgudan ayrıldığı yatay yük düzeyi deney elemanlarının testi sırasında ulaşılabilen maksimum yatay yüktür. Bu yük düzeyinde dolgu duvarının üst köşelerinde tuğlalar arasındaki derz harçları ezilmiştir. CFRP ankrajlarını kopartan yük düzeyi tüm deney elemanlarında maksimum yükten daha düşüktür.
Güçlendirme amacıyla kullanılan CFRP şeritler, tuğla duvar dolgulu betonarme çerçevelerin yatay dayanımının ve rijitliğinin artmasında etkili olmuştur. Bu tekniğin başarısı temel olarak, CFRP şeritle ile dolgu duvar ve betonarme çerçeveye yapılan ankrajların başarılı bir biçimde uygulanabilmesine bağlıdır. Simetrik biçimde CFRP şeritlerle güçlendirilen deney elemanlarının yatay dayanımları, tek yüzden güçlendirilen deney elemanları ile kıyaslandığında 2.18 ile 2.61 kat artmıştır. Aynı deney elemanlarındaki yatay rijitlik artışı 4 ile 6 kat arasında olmuştur. Tek yüzden güçlendirilen deney elemanlarında yatay dayanımları 1.57 ile 1.85 kat, rijitlik 3.81 ile 5.70 kat artmıştır. Yatay dayanım ve rijitlik bakımından tek yüzden benzer CFRP şeritlerle güçlendirilen deney elemanlarının kazanımı aynı düzeyde gerçekleşmiştir. Şerit genişliği arttıkça, dayanım ve rijitlikteki artış sınırlı olabilir. Şerit genişliği 0.13dw den 0.20dw ye arttığında, simetrik biçimde güçlendirilen deney elemanlarının rijitliği % 50 oranında artmıştır. Tek yönden güçlendirilen deney elemanları ile kıyaslandığında rijitlik artışı %31 ile %36 arasında gerçekleşmiştir. Tüm deney elemanlarının kat ötelenme oranı, yeni Türk sismik düzenlemeleri tarafından önerilen %0,35 limit değerinden daha büyük elde edilmiştir. Bu limit değere kadar deney elemanları yatay yük taşıma kapasitelerini önemli ölçüde korumuştur.
CFRP şeritlerden ölçülen en büyük birim deformasyonları Şekil 21’de verilmiştir. Deney elemanı 2, 3 ve 4’ün dolgu duvarlarının iç tarafına yapıştırılan cfrp şeritler 0.0042 ve 0.0054 arasında değişen bir birim deformasyon düzeyinde yırtılmıştır. Deney elemanına etkiyen yatay yükleme nedeniyle, dolgu duvarda çatlaklar meydan gelmiş ve böylece CFRP liflerin yönünde değişiklikler olmuştur. Bu nedenle, CFRP şeritlere sadece eksenel kuvvet değil, aynı zamanda, kesme yükleri altında zorlanmış ve daha düşük birim deformasyon seviyesinde dayanımlarını yitirmiştir. Tek yüzden güçlendirilen panellerdeki CFRP şeritler 0.0028 ve 0.0032 arasında maksimum birim deformasyon seviyesinde zorlanmışlardır. Bu değerler CFRP şeritler üzerindeki ankrajların kopma durumuna karşılık gelmektedir. Ortalama çekme birim deformasyonları dikkate alındığında her iki yüzden güçlendirilen paneldeki CFRP şeritlerden ölçülen birim deformasyon değerleri, tek yüzden güçlendirilen deney elemanlarına göre 1,6 kat daha fazladır.
3. Sonuçlar 
Karbon lifli polimerler; yüksek dayanım/ağırlık oranına sahip oluşunun yanı sıra yapıda fonksiyonelliği bozmaması, hemen kullanımın sağlanması, geometri değişime neden olmaması, kolay uygulanması gibi sayılabilecek avantajları nedeniyle yetersiz ve kusurlu yapıların güçlendirmesi için alternatif bir malzemedir. Bu malzeme kullanılarak etkin güçlendirme teknikleri geliştirilmiş ve bu teknikler pratikte kullanılmaktadır. Türkiye’deki mevcut yap stokunun çok önemli bir bölümünün çeşitli nedenlerden kaynaklı yetersiz deprem güvenliğine sahip olduğu bilinmektedir. Bu yapılar geçmiş depremlerde göçen yapıların benzer özelliklerinde olup ve depremlerde yüksek göçme riski taşımaktadırlar. Bu yapılarda deprem güvenliğinin sağlanması, can kayıplarının yanı sıra ekonomik kayıpların da önüne geçilebilmesi için önem taşımaktadır.
Bu bildiride, ülkemiz yapılarda karşılaşılan genel sorunların bazıları ele alınarak laboratuar ortamında modellenen deney elemanları üzerine aktarılmıştır. Sorunların giderilmesi amacıyla geliştirilen güçlendirme teknikleri deney elemanlarına uygulanmış, bu tekniklerin performansları deprem yüklerini benzeştiren yükler altında test edilmiştir. Test sonuçları uçları tutulan cfrp şeritlerin bekleneni verdiği, kesmede yetersiz betonarme kirişleri ve perdeleri, betonarme çerçevelerde dayanımı, rijitliği artırdığı ve davranışı iyileştirdiğini ortaya koymuştur.
Kaynaklar 
[1] Altın, S., Anıl, Ö., Kopraman, Y., Mertoğlu, Ç., Kara, M.E., 2010
[2] Altın, S., Anıl, Ö., Kopraman, Y., Kara, M.E., 2013
[3] Altın, S., Anıl, Ö., Kara, M.E., Kaya, M.E., 2008