Karbon Lifli Kompozitler İle Güçlendirmeye Yönelik Tam Ölçekli Bina Deneyleri

İTÜ, DowAksa ve Oftek İnşaat işbirliği ile gerçekleştirilen bu deneyde tam ölçekli karbon lifli kompozitler ile güçlendirilmiş bir yapının güçlendirilmemiş yapıyla karşılaştırılması yapılmıştır. Bu deneyi ve sonuçlarını Sanal Şantiye ile paylaşan DowAksa Altyapı Sistemleri İş Geliştirme Müdürü Ilgaz Doğan’a teşekkür ederiz.

Ilgaz Doğan karbon lifli polimer kompozitler ile yapılan bu güçlendirme deneyi ile ilgili SanalSantiye.com’a şunları aktardı: “Karbon lifli polimer kompozitler yapıya ilave dayanım sağlamanın yanında yapı elemanlarının yerdeğiştirme yapabilme kapasitesini de kayda değer ölçüde arttırır. Dayanım ve yerdeğiştirme kapasitesinde sağlanan artışlar, yapının deprem performansını önemli ölçüde iyileştirebilmektedir. Bu konuda yapılmış olan bir çok laboratuvar deneylerine ek olarak DowAksa, İTÜ ve Oftek İnşaat iş birliği ile Yalova’da bina ölçeğinde deneysel bir proje gerçekleştirilmiştir.”

Deneyde, Türkiye’deki mevcut yapı stoğunun genel kusurlarına sahip iki adet üç katlı özdeş betonarme bina inşa edilmiş, bunlardan biri güçlendirilmeden, diğeri ise karbon lifli polimer kompozit kolon sargılaması ile güçlendirilmiştir. Her iki yapı eş zamanlı olarak benzeştirilmiş deprem etkisine maruz bırakılmıştır. Güçlendirilmemiş bina birinci kat yerdeğiştirmesi 3.5 cm mertebesinde iken tamamen yıkılmış, güçlendirilmiş olan ise kat yerdeğiştirmesi 40 cm’e kadar ulaşmasına rağmen taşıma gücünü korumuş ve yıkılmamıştır. Diğer bir ifade ile güçlendirilmemiş bina 6.4 (Mw) büyüklüğünde bir depremde yıkılırken güçlendirilmiş bina ise 7.6 (Mw) büyüklüğünde bir depremi bile yıkılmadan atlatmıştır. Bu test güçlendirme yönteminin başarısının dünya üzerinde gösterilmiş en somut kanıtı olmuştur.

Mevcut Yapıların Karbon Lifli Kompozitler İle Güçlendirilmesine Yönelik Tam Ölçekli Bina Deneyleri İle Güçlendirilmesine Yönelik Tam Ölçekli Bina Deneyleri

Deney Binalarının Özellikleri

Test binaları 90’lı yıllarda inşa edilen yeterli mühendislik hizmeti almamış betonarme binaları temsil edecek olumsuz özellikler göz önüne alarak tasarlanmıştır.

Kolon Boyutları: 40×25 cm

Kiriş Boyutları: 25×50 cm

Boyuna Donatı Oranı:
0.012 (Kolonlar)
0.016 (Kiriş Mesnet)
0.008 (Kiriş Açıklık)

Enine Donatılar:
f8/32 (Kolonlar)
f8/15 (Kirişler)

Döşeme Kalınlığı: 25 cm

Kolon Eksenel Yük Oranları: %22-%45

Beton basınç dayanımı ~17-19 MPa
Donatıların akma dayanımı 440 MPa

Deney Sahası Vaziyet Planı

Güçlendirme Detayları

Test Edilen Yapılardan Bir Tanesinin Deprem Etkileri Altındaki Güvenliğinin Arttırılması Amacıyla 2007 Deprem Yönetmeliğinde Yer Alan Denklemler Kullanılarak Güçlendirme Tasarımları Yapılmış ve Kolonların Süneklikleri Arttırılmıştır. Güçlendirme Esnasında Kullanılan Karbon Lifli Polimer Kompozit DOWAKSA Tarafından Üretilmiştir. Bu Ürünün Mekanik Özellikleri Aşağıdaki Gibidir

Yapılan Tasarım Sonrasında Yapının İlk İki Katında Bulunan Kolonların Uç Bölgelerinde 5 Kat, Orta Bölgelerinde 2 Kat Karbon Lifli Polimer Kompozit ile Güçlendirilmesine Karar Verilmiştir.

Uygulama Fotoğrafları

Deney Sırasında Binalara Uygulanan Yükleme Patronu

Deney Sonuçları

Güçlendirilmemiş Bina

Güçlendirilmemiş Bina 1. Kat Göreli Kat Öteleme Oranı %1.35 Değerine Ulaştığında Yıkılmıştır.

Güçlendirilmemiş Binaya Ait Deney Sonrası Görüntüler:

Güçlendirilmiş Bina

Güçlendirilmiş Bina 1. Kat Göreli Kat Öteleme Oranı %14.5 Değerine Ulaştığında Dahi Bina Yıkılmamıştır (Güçlendirilmemiş Binanın 10 Katından Daha Büyük).

Güçlendirilmiş Binanın Deney Sonrası Görüntüleri

Deprem Büyüklüğü Açısından Karşılaştırma

Güçlendirilmemiş Bina

Güçlendirilmiş Bina