-Çok yüksek çekme dayanımı ve elastisite modülüne sahiptirler
-Çelik veya betonarme mantolama gibi geleneksel güçlendirme yöntemlerine göre çok daha kolay ve hızlı uygulanırlar
– Güçlendirme uygulamalarında yapının boşaltılmasına gerek duyulmadan, kısmi düzenlemelerle yapı endüstriyel tesis servis verirken, güçlendirme işlemlerine devam edilir
-Çok hafif olmaları nedeniyle yapıda ilave yük artişına neden olmazlar.
– Asidik veya alkali ortamlara ve korozyona mükemmel dayanıklılık saglarlar.
Lifler
Lifler asıl yük taşıyıcı bileşenlerdir. Karbon, cam veya aramid esaslı olabilirler. Lifli polimer güçlendirme sisteminde performans ihtiyacına ve servis koşullarına baglı olarak kullanılacak lifli polimer tipine karar verilmelidir.
- Aramid: Aramid kurşun geçirmez yeleklerin imalatında kullanılan çok sert bir malzemedir. Çok sert bir malzeme olması ve enerji yutma özelligi nedeniyle darbe ve patlama etkilerine karşı güçlendirme uygulamalarında aramid esaslı lifli polimerler tercih edilir.
- Karbon: Karbon esaslı lifli polimerler yüksek elastisite modüllü olup sürekli yük etkileri altında yüksek sünme dayanımı gösterirler. Çevrimsel yük etkisi altında yüksek yorulma dayanımına sahiptirler. Donatı çeligi gibi korozyona ugramazlar, donma-çözülme etkilerine ve agresif kimyasal ortamlara karflı yüksek dayanıma sahiptirler.
- Cam: Yüksek alkali dayanımlı cam esaslı lifli polimerler karbon esaslı lifli polimerlere oranla daha düşük elastisite modülüne sahiptirler. Sünme ve yorulma dayanımları da nispeten daha düşüktür. Her türlü asit, tuz ve alkali ortamlara karşı yüksek direnç gösterirler.
Genel Tasarım İlkeleri
Beton yapıların lifli polimerler ile güçlendirilmesi, betonarme veya öngerilmeli beton elemanların dıştan yapıştırılan lifli polimerle kompozit kesit davranişı göstermesine dayanan bir yöntemdir. Mevcut betonarme elemanla lifli polimerler arasında kuvvet aktarımının saglanabilmesi için beton yüzeyin yeterli çekme ve kayma dayanımına sahip olması gerekmektedir. ACI 440’ta yüzeyin sahip olması gereken minimum çekme dayanımının 1.4 Mpa olması gerektigi belirtilmiştir. Bunun için lifli polimerlerle güçlendirme uygulamasından önce mevcut elemanda hasarlar var ise yapısal tamir harçları ve/veya epoksi enjeksiyonu ile onarılmalıdır
Lifli polimerler ile güçlendirilen kesitin tasarım esasları geleneksel betonarme tasarım ilkeleri ve lifli polimerlerin mekanik özellikleri ile ilgili bilgilere dayanılarak tarif edilmiştir. Lifli polimerler kesite gelen çekme kuvvetlerini karşılarlar, basınç dayanımları hesapta ihmal edilir. Beton, çelik ve lifli polimere ait gerilme – şekil degiştirme bağıntıları gösterilmiştir.
ACI 440’ta verilen tasarım önerileri Sınır Durum Tasarım ilkeleri’ne dayandırılmıştır. Bu yaklaşım hem Kullanılabilirlik Sınır Durumu (aşırı sehim, çatlama vb.) hem de Taşımagücü Sınır Durumu (göçme, kopma gerilmesi, yorulma vb.) için kabul edilebilir güvenlik seviyeleri kurar. Bir elemanın nominal dayanımını belirlerken her bir malzemenin mümkün olan göçme modları ve sonradan oluşabilecek şekilde- değiştirmeleri ve gerilmeleri göz önünde bulundurulmalıdır. Lifli polimer güçlendirme sistemleri tasarımında yönetmeliklerde (D.B.Y.B.H.Y. 2007, ACI 318, Eurocode2 vb.) belirtilen yük katsayıları ve dayanım azaltma katsayıları kullanılmalıdır. Betonarme veya öngerilmeli betona nazaran lifli polimerler ile ilgili bilgilerin az olmasından dolayı lifli polimerlerde ilave azaltma katsayıları kullanılmalıdır.
lifli polimer güçlendirme sistemleri taşıyıcı elemanların egilme ve kayma dayanımlarının artırılmasında, sargılama ile beton basınç dayanımının ve kesit sünekliginin artırılmasında kulanılır. Zımbalama dayanımının artırılmasında kullanılabilirligine yönelik araştırmalar devam etmektedir. Temellerin taşıma gücünün artırılmasında kullanılmazlar. Lifli polimer güçlendirme sistemleri ile güçlendirilmiş bir elemanda, tüm taşıyıcı elemanlarda oldugu gibi, aşırı yüklenme durumunda meydana gelecek göçme şeklinin kayma yerine egilme güç tükenmesi olması gerekmektedir
Kirişlerin güçlendirilmesinde kullanıldıkları durumda, plastik mafsallaflmanın kolon-kiriş birleşim bölgesinde ve kolonlarda oluşmaması için gerekli dayanım kontrolleri yapılmalıdır.
tasarımı yapacak olan mühendis, projede kullanacagı lifli polimer güçlendirme sistemini güçlendirilecek olan yapının maruz kalacagı yük etkilerine göre seçmelidir.
- Aramid lifli polimerlerin darbe dayanımı oldukça iyidir. Köprü ve viyadük ayaklarının darbelere (çarpma ve patlama etkilerine baglı olarak) karşı güçlendirilmesinde kullanımı uygundur.
- Karbon lifli polimerlerin sünme dayanımı ve çevrimsel yük etkisi altında yorulma dayanımları yüksektir
- Cam lifli polimerlerin elastisite modülleri düşük olup yıgma (tugla, tafl vb.) yapıların güçlendirilmesinde kullanımı uygundur.
Eğilme Dayanımının Artırılması
Betonarme döşeme ve kiriş gibi egilme etkisi altında kalan taşıyıcı elemanların çekme gerilmelerinin oldugu bölgelerine lifli polimer kumaşların epoksi emdirilmesi suretiyle yapiştırılarak egilme dayanımları artırılır. Benzer şekilde lifli polimer şeritlerin çekme gerilmelerinin oldugu bölgelere epoksi macun ile yapıştırılarak ilave bir donatı görevi görerek egilme dayanımlarının artırılmasını saglarlar. Burada önemli olan nokta, lifli polimer kumaşların ve şeritlerin çekme gerilmeleri eksenine paralel olarak yapiştırılmasıdır. Çünkü lifli polimerlerin liferin dogrultusuna dik yönde herhangi bir dayanımları yoktur
Genel Yaklaşım
Lifli polimer güçlendirme sistemleri, yetersiz enine donatı kullanımı veya yapının kullanım amacının degişmesi nedeniyle kesme kuvveti dayanımı yeterli olmayan kolonların ve kirişlerin kesme kuvveti dayanımlarının artırılmasında kullanılırlar. Lifli polimerlerin kesit kayma dayanımına katkısı, kesit geometrisi, sarma şekli ve beton basınç dayanımına baglıdır. Lifli polimerlerle kesme kuvveti dayanımı artırılan çerçeve sistemlerin birleşim bölgelerinde oluşabilecek güç tükenmesinin sünek bir biçimde ortaya çıkması saglanmış olur
Sarma Şekli
Kolonların lifli polimerlerle kayma dayanımının artırılmasında sıkça kullanılan yöntem elemanın tüm kesit çevresinin sarılmasıdır. Kirişlerin lifli polimerlerle kesme kuvveti dayanımının artırılmasında kullanılan yönetmeliklerde ve teknik raporlarda belirtilmiş olan üç adet sarma yöntemi vardır. Birinci ve en verimli yöntem; döşemenin gerekli yerlerden kırılarak kirişin tüm kesit çevresinin tamamen sarılması (tam sargı), daha sonra kırılan bölgenin yüksek dayanımlı, yapısal tamir harcıyla onarılması- dır. ikinci yöntem; döşemenin kırılmasının mümkün olmadıgı veya zor oldugu durumlarda kirişin 3 tarafından sarılarak (U-sargı) kesme kuvveti dayanımının artırılmasıdır. Üçüncü yöntem; lifli polimerin kiriş kesitinde her iki yanına yapiştırılarak kayma dayanımının artırılması
Eksenel Basınç ve Sünekligin Artırılması
Betonarme kolonların lifli polimer kumaşların epoksi emdirilerek enine donatılara paralel olacak şekilde sarılması suretiyle eksenel basınç dayanımları ve kesit süneklikleri artırılır. Lifli polimere gerilme aktarımı sarılan kolonun yük altında genişlemeye çalişması ve çatlamasıyla başlar