Frp Sargılı Betonarme Kolonlar için Alternatif Modelleme Yaklaşımı

Abstract

Fiber takviyeli polimer (FRP) ile dıştan sargılama, mevcut yapıların güçlendirilmesi ve yenilenmesi için etkili ve hızlı bir yöntem olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bu malzemeler, tek tip veya hibrit FRP ceketler şeklinde uygulanabilir ve yapının taşıma kapasitesini artırmanın yanı sıra uygulama sürecini kolaylaştırmaktadır. Ancak, FRP sargılı sistemlerin sunduğu taşıma kapasitesi ve süneklik artışlarının yeterince öngörülememesi, bu yöntemlerin daha iyi anlaşılmasını ve tasarım ilkelerinin geliştirilmesini gerekli kılmaktadır. Bu tezde, FRP sargılı betonun davranışını modellemek için sonlu elemanlar analizi ve analitik modelleme olmak üzere iki farklı yaklaşım incelenmiştir. Sonlu elemanlar analizinde, Beton Hasar Plastisite modeli ve Drucker-Prager Plastisite modeli kullanılmıştır. Ancak, FRP'nin sağladığı sargılama basıncı, çelik sargılama basıncından farklı bir mekanizmaya sahip olduğu için bahsedilen plastisite modelleri doğrudan uygulanması mümkün olmamaktadır. Bu nedenle, hem tek tip hem de hibrit FRP sargılı kolonlar için modellerin doğruluğunu artırmaya yönelik iyileştirmeler yapılmıştır. Ayrıca, literatürde FRP sargılı betonun davranışını açıklayan birçok analitik model yer almakla birlikte, hibrit sistemlerin davranışını öngörmeye yönelik çalışmalar sınırlıdır. Bu kapsamda, mevcut analitik modeller değerlendirilmiş ve hem tek tip hem de hibrit LP sistemlerde yaygın olarak bilinen modellerin uygulanabilirliği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, deneysel verilerle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.

Externally applied fiber-reinforced polymer (FRP) jackets represent a widely employed and effective technique for the strengthening and retrofitting of existing structures. This method not only provides a rapid solution but also offers enhanced ease of application, whether using single-type or hybrid FRP configurations. These materials contribute to the improvement of structural capacity while simplifying the implementation process. However, predicting the precise enhancements in load-carrying capacity and ductility of FRP-confined systems remains a challenging task. This highlights the necessity for a deeper understanding of these applications and the refinement of associated design methodologies. This thesis explores two primary approaches for modelling the behavior of FRPconfined concrete: finite element analysis (FEA) and analytical modelling. In the finite element framework, both the Concrete Damage Plasticity Model (CDPM) and the Drucker-Prager Plasticity Model (DPPM) are employed. However, due to the fundamentally different confinement mechanisms between FRP and steel, the direct application of these models to FRP-confined concrete is not fully adequate. Therefore, several modifications are introduced to improve the predictive accuracy of these models for both single-type and hybrid FRP-confined columns. Although various analytical models for FRP-confined concrete are available in the literature, there is a noticeable limitation in the research concerning the behavior of hybrid FRP systems. This study critically examines existing models and explores their adaptation for both single-type and hybrid FRP systems, with the results benchmarked against experimental data.