Abstract

Bu çalışmada, düşük dayanımlı betonlar, eksenel basınca karşı Karbon Elyaf Takviyeli Polimer (CFRP) kompozitler ile güçlendirilmiş ve güçlendirilen betonların davranışları üzerine bir sonlu elemanlar programı (Abaqus) ile modelleme çalışması yapılmıştır. Betonlar iki farklı basınç dayanımında, standart silindir boyutlarında ve 12 MPanın basınç dayanımının altında üretilmiştir. Betonlar tek doğrultulu CFRP ile dışarıdan enine sarılarak güçlendirmiş ve test edilmiştir. CFRP ile güçlendirilen betonların davranışı oluşturulmuş ve sonlu elemanlar programı ile modellenmiştir. Sonlu Elemanlar Metodu (SEM) programında istenen parametreler, deneysel çalışmalardan, literatürden, modellemede yaygın olarak kullanılan bazı temel formüllerden ve ürün kataloğundan elde edilmiştir. Gerekli parametreler SEM paket programına girilerek düşük dayanımlı beton modeli oluşturulmuştur. Ağ boyutu ve geometrik şekli, genişleme açısı gibi model parametreleri beton davranışını önemli ölçüde etkilediği için düşük dayanımlı betonlara uygun parametreler tespit edilmiştir. Beton modeli deneysel çalışmalar ile doğrulandıktan sonra CFRP ile güçlendirilmiş betonlar modellenmiştir. SEMde CFRP kompozitler kabuk eleman olarak tanımlanmış ve beton yüzeyine bağlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; CFRP kompozitler ile güçlendirilen düşük dayanımlı betonların dayanımı ve şekil değiştirme kapasitesi önemli ölçüde artmıştır. CFRP ile güçlendirilen betonların davranışı model programı ile doğrulanmıştır.

References

[1] M. Saatcioglu et al., “The August 17, 1999, Kocaeli (Turkey) earthquake — damage tostructures,” Can. J. Civ. Eng., vol. 28, no. 4, pp. 715–737, 2001.
[2] H. Sezen, A. S. Whittaker, K. J. Elwood, and K. M. Mosalam, “Kocaeli, Turkey earthquake,and seismic design and construction practise in Turkey,” Eng. Struct., vol. 25, pp. 103–114,2003.
[3] H. Sezen, A. S. Whittaker, K. J. Elwood, and K. M. Mosalam, “Performance of reinforcedconcrete buildings during the August 17, 1999 Kocaeli, Turkey earthquake, and seismicdesign and construction practise in Turkey,” Eng. Struct., vol. 25, no. 1, pp. 103–114, 2003.
[4] H. Kaplan, S. Yilmaz, H. Binici, E. Yazar, and N. Çetinkaya, “May 1, 2003 Turkey—Bingölearthquake: damage in reinforced concrete structures,” Eng. Fail. Anal., vol. 11, no. 3, pp.279–291, 2004.
[5] A. Dogangun, “Performance of reinforced concrete buildings during\rthe May 1, 2003 Bingo¨ l Earthquake in Turkey,” Eng. Struct., vol. 26, pp. 841–856, 2004.
[6] A. Dogangün, “Performance of reinforced concrete buildings during the May 1, 2003Bingöl Earthquake in Turkey,” Eng. Struct., vol. 26, no. 6, pp. 841–856, 2004.
[7] A. Bayraktar et al., “Structural Performance Evaluation of 90 RC Buildings Collapsedduring the 2011 Van, Turkey, Earthquakes,” J. Perform. Constr. Facil., vol. 29, no. 6, p.4014177, 2013.
[8] M. Tapan, M. Comert, C. Demir, Y. Sayan, K. Orakcal, and A. Ilki, “Failures of structuresduring the October 23, 2011 Tabanli (Van) and November 9, 2011 Edremit (Van)earthquakes in Turkey,” Eng. Fail. Anal., vol. 34, pp. 606–628, 2013.
[9] A. Bayraktar, A. C. Altunişik, and M. Pehlivan, “Performance and damages of reinforcedconcrete buildings during the October 23 and November 9, 2011 Van, Turkey, earthquakes,”Soil Dyn. Earthq. Eng., vol. 53, pp. 49–72, 2013.
[10] E. Çelebi et al., “October 23, 2011 Turkey/Van-Ercis earthquake: Structural damages in theresidential buildings,” Nat. Hazards, vol. 65, no. 3, pp. 2287–2310, 2013.
[11] E. Damci, R. Temur, G. Bekdaş, and B. Sayin, “Damages and causes on the structuresduring the October 23, 2011 Van earthquake in Turkey,” Case Stud. Constr. Mater., vol. 3,pp. 112–131, 2015.
[12] R. Eid and P. Paultre, “Compressive behavior of FRP-confined reinforced concretecolumns,” Eng. Struct., vol. 132, pp. 518–530, 2017.
[13] A. Mirmiran and M. Shahawy, “Behavior of Concrete Columns Confined by FiberComposites,” J. Struct. Eng., vol. 123, no. 5, pp. 583–590, 1997.
[14] M. Shin and B. Andrawes, “Experimental investigation of actively confined concrete usingshape memory alloys,” Eng. Struct., vol. 32, no. 3, pp. 656–664, 2010.
[15] Y.-Z. Zhong, Q. Yu, and Z. Tao, “Compressive behaviour of CFRP-confined rectangularconcrete columns,” Mag. Concr. Res., vol. 60, no. 10, pp. 735–745, 2008.
[16] M. Seffo and M. Hamcho, “Strength of concrete cylinder confined by composite materials(CFRP),” in Energy Procedia, 2012, vol. 19, pp. 276–285.
[17] T. Ozbakkaloglu and E. Akin, “Behavior of FRP-Confined Normal- and High-StrengthConcrete under Cyclic Axial Compression,” J. Compos. Constr., vol. 16, no. 4, pp. 451–463, 2012.
[18] A. Ilki, O. Peker, E. Karamuk, C. Demir, and N. Kumbasar, “FRP Retrofit of Low andMedium Strength Circular and Rectangular Reinforced Concrete Columns,” J. Mater. Civ.Eng., vol. 20, no. 2, pp. 169–188, 2008.
[19] J. Li and M. N. S. Hadi, “Behaviour of externally confined high-strength concrete columnsunder eccentric loading,” Compos. Struct., vol. 62, no. 2, pp. 145–153, 2003.
[20] A. Ilki, N. Kumbasar, and V. Koç, “Low and medium strength concrete members confinedby fiber reinforced polymer jackets,” ARI Bull. Istanbul Tech. Univ., vol. 53, no. 1, 2003.
[21] H. Toutanji and Y. Deng, “Strength and durability performance of concrete axially loadedmembers confined with AFRP composite sheets,” Compos. Part BEngineering, vol. 33, no.4, pp. 255–261, 2002.
[22] H. Saadatmanesh, M. R. Ehsani, and M. W. Li, “Strength and ductility of concrete columnsexternally reinforced with fiber composite straps,” ACI Struct. J., vol. 91, no. 4, pp. 434–447, 1994.
[23] A. Ilki, N. Kumbasar, and V. Koc, “Low strength concrete members externally confinedwith FRP sheets,” Struct. Eng. Mech., vol. 18, no. 2, pp. 167–194, 2004.
[24] H. A. Toutanji, “Stress-strain characteristics of concrete columns externally confined with advanced fiber composite sheets,” ACI Mater. J., vol. 96, no. 3, pp. 397–404, 1999.
[25] L. Lam, J. G. Teng, C. H. Cheung, and Y. Xiao, “FRP-confined concrete under axial cycliccompression,” Cem. Concr. Compos., vol. 28, no. 10, pp. 949–958, 2006.
[26] M. F. Green, L. A. Bisby, A. Z. Fam, and V. K. R. Kodur, “FRP confined concrete columns:Behaviour under extreme conditions,” Cem. Concr. Compos., vol. 28, no. 10, pp. 928–937,2006.
[27] J. G. Teng and L. Lam, “Behavior and modeling of fiber reinforced polymer-confinedconcrete,” J. Struct. Eng., vol. 130, no. 11, pp. 1713–1723, 2004.
[28] J. G. Teng, Y. M. Hu, and T. Yu, “Stress-strain model for concrete in FRP-confined steeltubular columns,” Eng. Struct., vol. 49, pp. 156–167, 2013.
[29] R. Kumutha, “Behaviour of reinforced concrete rectangular columns strengthened usingGFRP,” vol. 29, pp. 609–615, 2007.
[30] H.-J. Lin and C.-I. Liao, “Compressive strength of reinforced concrete column confined bycomposite material,” Compos. Struct., vol. 65, no. 2, pp. 239–250, 2004.
[31] L. Lam and J. G. Teng, “Stress-strain model for FRP-confined concrete under cyclic axialcompression,” Eng. Struct., vol. 31, no. 2, pp. 308–321, 2009.
[32] P. Yin, L. Huang, L. Yan, and D. Zhu, “Compressive behavior of concrete confined byCFRP and transverse spiral reinforcement. Part A: experimental study,” Mater. Struct., vol.49, no. 3, pp. 1001–1011, 2016.
[33] Dassault Systèmes Simulia, A. . Fallis, and D. Techniques, ABAQUS documentation, vol.53, no. 9. 2013, pp. 1689–1699.
[34] M. H. Al-sherrawi, “Finite Element Modeling of a Reinforced Concrete ColumnStrengthened with Steel Jacket Finite Element Modeling of a Reinforced Concrete ColumnStrengthened with Steel Jacket,” no. June, 2018.
[35] F. O. F. Civil, “Identification of parameters of concrete damage plasticity constitutivemodel,” no. 6, 2005.
[36] J. Chróscielewski, M. Miskiewicz, Pyrzowski, and B. Sobczyk, “Damage Analysis ofTensioning Cable Anchorage Zone of a Bridge Superstructure, Using CDP Abaqus MaterialModel,” Arch. Civ. Eng., vol. 63, no. 3, pp. 3–18, 2017.
[37] A. Sarıbıyık, “Beton Dayanimi Düşük Betonarme YapiElemanlariniLı· flı· Kompozı· tlerGüçlendı· rı· lmesı· Ve Karşilaştirilmasi,” Sak. Üniversitesi FenBilim. Enstitüsü, 2013.