Yapısal Güçlendirmede Epoksi Kartuş Uygulaması

Kullanım Alanları

Donatıların ve bağlantı rotlarının; betona, boşluklu ve dolu tuğla vb. lerine ankrajında ve tamirlerde, metal filizi ekiminde, prefabrik eleman ankrajlarında, enjeksiyon parkerlerin ve aparatlarının sabitlenmesinde, civata ve pimlerin ankrajlarında, merkezi ısıtma havalandırma vb. boruların ve tesisatın montajında ve her tür yapı malzemesinin yapıştırılmasında kullanılır.

Avantajları

Çok çabuk sertleşir, mekanik mukavemetini çok çabuk kazanır, zamandan tasarruf sağlar, sarkma yapmayan macun kıvamındadır, donatıları korozyona karşı bariyer etkisi ile mükemmel korur.Kimyasal maddelere karşı dayanıklıdır.Baş üstü uygulamalarda rahatlıkla kullanılır.

 

Kartuşun Kullanılması

Kapağı çevirerek açınız ve çıkarınız, statik karıştırıcı ucu takınız.Kartuş tabancasına yerleştirin ve uygulamaya başlayınız.Uygulamaya ara verildiğinde tabancadaki basınç boşaldıktan sonra statik karıştırıcı uç kartuş üzerinde bırakılabilir.Reçine statik karıştırıcıda sertleşmiş ise çalışmaya başlamadan önce yeni bir uç takılmalıdır.Açılmış bir kartuşu saklarken statik karıştırıcıyı çevirerek çıkarın, kartuş ağzını temiz ve kuru bir bezle temizleyin ve kapağını kapatın.

Kiriş Güçlendirme

Uygulama Prosedürleri

Gereken çap ve derinlikteki deliği darbeli matkapla delin.Delik çapı ve derinliği kullanılacak ankraj elemanın boyutuna göre olmalıdır.Açılan delik yuvarlak tel fırça ve basınçlı hava ile temizlenmelidir.Deliklerde toz, kir, yağ vb. yabancı madde kalmamalıdır.Delik her temizleme aşamasından sonra pompa ve kompresörle, deliğin dip kısmından başlanarak temizlenmelidir.Kartuşun içindeki iki ayrı bileşen statik karıştırıcının ucundan karışmış halde çıkana kadar tetiğe basın.Deliğin dibinden başlayarak reçineyi içeri sıkarken kartuşu yavaşça dışarı çekin.İçeride hava boşluğu kalmamasına dikkat edin.Derin deliklerde uzatma ucu kullanılabilir.Ankraj elemanı döndürerek içeri sokun.Bir miktar reçine dışarı çıktıktan sonra ankraj elemanı reçinenin jelleşme süresi içinde deliğe yerleştirilmelidir.Sertleşme süresince ankraj elemanı kesinlikle oynatılmamalı veya yüklenmemelidir.Uygulama esnasında iş ve işçi sağlığı kurallarına uygun iş elbisesi, koruyucu eldiven, gözlük ve maske kullanılmalıdır.Kürlenmiş malzemelerin tahriş edici etkilerinden dolayı, bileşenler cilde ve göze temas ettirilmemeli, temas etmesi halinde hemen bol su ve sabunla yıkanmalıdır.

Dikkat Edilecek Hususlar

Ankraj malzemesini boşluklu malzemelere tesbit edebilmek için (tuğla veya bloklar) ankraj dübeli kullanınız.Tabancalardan çıkan ilk karışımı kullanmayınız.Uygulamadan sonra kullanılan alet ve ekipmanlar selülozik tinerle temizlenmelidir.Kürünü almış malzeme sadece mekanik olarak temizlenebilir.

Karbon Lifleriyle Güçlendirme Sistemi

Betonarme, yığma ve ahşap yapı elemanları için dışarıdan uygulamalı güçlendirme sistemidir. Sistem elemanları : karbon lifli dokuma ve epoksi esaslı doyurma reçinesi olarak sayılabilir

Mevcut betonarme yapıların büyük bölümünde beton basınç dayanımını projelendirme sırasında öngörülen değerden düşük, enine ve boyuna donatılar günümüz yönetmelikleri tarafından öngörülen şartları sağlamaktan uzaktır. Bu eksiklikler düşey taşıyıcı elemanların eksenel yük, kesme kuvveti, eğilme momenti taşıma kapasiteleri ile sünekliklerini olumsuz etkilemekte, bunun sonucunda yapıların deprem karşısındaki davranışı öngörülenden çok daha başarısız olabilmektir. FRP kompozit malzemelerin bu eksikliklerin giderilmesi amacı ile yapı mühendisliğinde de kullanımı günden güne artmaktadır. Hasar görmüş betonarme elemanlara başlangıçtaki orijinal mukavemetlerini kazandırmak veya güçlendirmek amacı ile karbon lifi – cam lifi takviyeli epoksi esaslı kompozit malzemeler çelik plakalarla yapılan geleneksel güçlendirme sistemlerine alternatif olarak geliştirilmişlerdir.
Özellikle tarihi ve yığma yapılarda deprem vb. etkiler altında yapının komple göçmemesi, tarihi görünümünü koruması ve orijinal yapısının bozulmaması istenir. Bu durumda klasik olarak uygulanan çeşitli güçlendirme yöntemlerinin yapı sistemini ve görünümü değiştirmesi,ağırlığını arttırması, çelik, betonarme vb. elemanların mevcut taş, tuğla elemanlarla birlikte çalışmasının etkin olarak sağlanması gibi giderilemeyen veya giderilmesi çok zahmetli olan problemler ortaya çıkmaktadır.

Pek çok durumda FRP malzemeler bu dezavantajları ortadan kaldırmaktadır. FRP malzemelerden burada bahsedilecek olanları karbon, cam ve aramid dokumalar, karbon ince plakalardır. Frp‟ler sadece lif eksenine paralel çekme kuvvetlerini karşılayabildikleri için uygulama yönü önemlidir. İki yönlü tabakalar halinde uygulandığında kirişlerde eğilme ve kesme
dayanımının, kolonlarda eğilme ve sargılama etkisiyle basınç dayanımının arttırılması mümkündür.

Bu malzemeler arasında en yaygın olarak kullanılanlar karbon lif takviyeli (CFRP ) ve cam lif takviyeli ( GFRP ) kompozitlerdir. Farklı durumlar için, farklı mekanik özelliklere sahip olan bu malzemelerden birinin kullanımı diğerlerine göre daha uygun olabilmektedir Bu malzemelerin kullanımı ile yapı elemanının yük taşıma kapasitesinin geri kazanılması veya arttırılması amaçlandığı için uygulama bir onarımdan çok güçlendirme işlemidir. karbonfiber ( karbon lifi) adıyla tanınan bu malzemeler hafif, yüksek mukavemetli , liflerin dizilim yönleri değiştirilerek mukavemeti ayarlanabilen, beton ve çeliğin giremeyeceği yerlere girebilen, ince , uygulaması hızlı ve pratik, korozyona dayanıklı, uzun ömürlü yeni nesil malzemelerdir. Amerika, Avrupa ve Japonyada ilk olarak havacılık otomotiv ve denizcilik sektöründe kullanılan 1990lardan sonra yaygın olarak (bilhassa karayolu
köprülerinde) kullanılmaya başlanmıştır.. Beton ve çeliğe göre biraz pahalıdır ama bir otelde,devremülkte, restoranda, turistik ve tarihi eserlerde yani kullanımında daralma olması istenmeyen, çirkin ve kaba görüntülere müsaade edilemeyecek yerlerde bu malzemeler kullanılabilir. Güçlendirmenin maliyetleri hesaplanırken kullanımın kısıtlanması, estetiğin bozulması,
bakım masrafları ,uzun ömürlü olup olmadığı muhakkak hesaba katılmalıdır. FRP malzemeleri karbon,aramid,kevlar ve cam olmak üzere 4 gruba ayrılırlar. Bu malzemeler çok düşük ağırlıklarına rağmen çok yüksek mukavametlere, anti korozif özelliklere , yüksek
mekanik ve fiziksel değerlere sahiptirler.

FRP kompozit malzemeler tek yönlü plakalar,kumaşlar,çubuklar ve çift yönlü örtüler olarak üretilebilmektedir. Epoksi, fiber matriksinden oluşan CFRP plakalar (Karbon Fiberle Güçlendirilmiş Polymerler) çelik plakaları her türlü fiziki değerlerde geride bırakmaktadır. Düşük sünme ve uzama gösterir ve çeliğe kıyasla ince,hafif ve çekme dayanımı 5-10 kat daha fazladır. Kompozit güçlendirme sistemi betonarme elemanlara dıştan uygulanan bir güçlendirme
sistemidir. Harici yapıştırmalı kompozit sistemler , yapı elemanlarının yük taşıma kapasitesini ve eğilme dayanımını artırır.Yükler epoksi reçine yapıştırıcısı vasıtasıyla kompozite aktarılır ,böylelikle üniform bir yük aktarımı sağlanır. Ülkemizde 2007 yılında yürürlüğe giren Deprem Yönetmeliği‟nin (TDY07) 7‟nci bölümünde konuya ilişkin hükümler yer almaktadır. Bu çalışma, sabit eksenel yük ve artan tersinir yanal yerdeğiştirme istemleri altında ODTÜ‟de test edilmiş toplam 10 adet ve literatürden derlenen 18 adet kolon deneyi sonuçları ışığında TDY07‟nin tasarım yaklaşımının irdelenmesini amaçlamaktadır. Yapılan incelemeler sonrasında, TDY07‟de yer alan LP sargılanmış kolon performans limitlerinin oldukça güvenli tarafta kaldığı tespit edilmiştir. Lifli polimer (LP) malzemelerin betonarme kolonlarda güçlendirme ve onarım amaçlı kullanımı son yıllarda oldukça yaygınlaşmış olup bu yöntemin binalarda ve köprü ayaklarında kullanılabilecek pratik bir yöntem olduğu birçok araştırmacı tarafından gösterilmiştir [1-10]. Deprem etkisi altındaki kolonlarda LP sargılama, kolon yanal rijitlik ve yanal yük kapasitesinde fazla bir artış olmadan yer değiştirme istemlerini karşılayabilme imkanı verebilmektedir. Bu nedenle, ülkemizdeki sargı yetersizliğine sahip betonarme kolonların plastik mafsal bölgelerinin güçlendirilmesinde LP sargılamanın kullanılabilecek
oldukça etkin bir yöntem olabileceği açıktır. Sismik performans açısından yetersiz binalarda genellikle toptan güçlendirme metotları uygulanmakla birlikte, LP sargılama metodu ile sargı yetersizliği bulunan kolonların deformasyon kapasitelerinin artırılması bir o kadar ekonomik ve kolay uygulanabilen alternatif bir güçlendirme yöntemidir. Bu amaçla, 2007 yılında yürürlüğe giren TDY07‟nin [11] 7E.3 başlığı altında kolonların sünekliğinin artırılması için LP tasarım metodu sunulmuştur. LP sargılama ile ulaşılabilecek en büyük beton birim kısalma değerinin sağlanan yanal basınçla orantılı olarak artacağı öngörülmüştür. Dış cephe görünümünün bozulmasının istenmediği durumlarda sadece içeriden yapılan
karbon elyaf uygulamalarında fiber ankrajlar da kullanılarak bu kompozit malzemelerin duvarlarla birlikte çalışması sağlanabilmektedir. Bu tip uygulamalarda genellikle amaç yapının deprem esnasında komple göçmesini engellemek ve can güvenliğini sağlamak olarak düşünülmektedir. Özellikle bir sarma uygulaması yapılabildiği takdirde yapının yük taşıma
kapasitesinde ciddi artışlar elde edilebilmektedir. FRP kumaşlar tek yönlü veya iki yönlü %100 karbon liflerden oluşur.
Kiriş,baca,silo,tünel,boru ve duvar gibi yapı elemanlarının harici güçlendirme donatısıdır.Özellikle komplike şekilli yapı elemanlarının güçlendirilmesi için eşsiz bir çözüm sağlar. Betonarme, yığma veya ahşap yapıların eğilme ve kayma dayanımını arttırmak için aşağıdaki durumlarda kullanılır:
• Yükleme kapasitesinin artışında,
• Yapı kullanım amacının değiştirilmesinde,
• Yapısal hasarların tamirinde,
• Deprem sonucu oluşabilecek hasarların önlenmesinde,
• Standart ve şartnamelerdeki değişikliklere göre yapıların takviyesinde kullanılmaktadır.

Yük artışı :
• Ambar ve depolardaki hareketli yüklerin artması,
• Köprülerdeki trafik yükünün artması,
• Endüstriyel yapılarda ağır makinelerin montajı,
• Vibrasyonlu yapılar,
• Yapı kullanım amacının değiştirilmesi,
• Yapı elemanlarının zarar görmesi :
• Yapı elemanlarının yaşlanması,
• Donatı korozyonu,
• Yapılması istenen değişiklikler :
• Deformasyonların azaltılması,
• Çelik donatıdaki gerilmelerin azaltılması,
• Yapısal sistemdeki değişiklikler :
• Perde ve kolonların kaldırılması,
• Döşemelerde boşluk açılması,
• Dizayn veya imalat hataları :
• Yetersiz donatı,
• Kesitteki yetersiz faydalı yükseklik
CFRP Avantajları
Tasarsım kolaylığı Farklı fiziksel değerler için farklı kompozit malzeme kullanma imkanı Anti koroziflerdir Yapılarda kullanım altında uygulama imkanı

Uygulama ve kullanım kolaylığı Maliyeti yüksek makine ve ekipman gerekmez Her çeşit yapı elemanı güçlendirilmesinde kullanılır Bakım gerektirmez Kullanılan bütün bileşenlerin önceden kalite kontrolü yapılmıştır. Eğilme dayanımını artırır. Durabiliteyi geliştirir. Dinamik yükten gelen malzeme yorulması direncini güçlendirir. Sehimi azaltır. Ölü yükü arttırmaz, elemanın geometrisini değiştirmez. Esnektir, çeşitli formlara adapte edilebilir.

Kolonlarda : Kesme,kayma,eğilme dayanımını ve darbe direncini arttırır,uzun süreli yük taşıma özelliğini pekiştirir.
Kirişlerde : Eğilme ve kesme dayanımını arttırır.
Bacalarda : Rüzgar yüküne karşı direnci ve eğilme dayanımını artırır.
Silolarda : Dairesel çevre gerilme dayanımını arttırır ve çatlak oluşumunu azaltır.
Borularda : Geniş çaplı boruların basınç kapasitesini arttırır.
Tünellerde: Yanal hareketlere,eğilme ve basınca karşı dayanımı arttırır.
Duvarlarda : Darbe direncini arttırır,patlamalara karşı koruma sağlar.
Tünellerde: Yanal hareketlere,eğilme ve basınca karşı dayanımı arttırır.
Duvarlarda : Darbe direncini arttırır,patlamalara karşı koruma sağlar.

Eğilme veya kayma donatısı olarak çok amaçlı kullanılabilir,
• Tiksotropik, solventsiz doyurma reçinesinin kolaylıkla kullanılabilir,
• Üst üste dokuma uygulamasında bile ince kaplama kalınlığı (eğilme bölgesi takviyesinde 3 kata kadar uygulama yapılabilir), Eksiz olarak her uzunlukta imalat yapılabilir. İnce et kalınlığı bulunur. Çok yüksek dayanım,

CFRP Teknik Özellikleri: FRP ( Lif Takviyeli Polimerler )

Uzun yıllar uçak ve otomobil üretiminde kullanılan fiber takviyeli polimerler (FRP) son yıllarda yapı elemanlarının güçlendirilmesinde de kullanılmak üzere araştırma konusu olmuştur. Çeşitli geometrik özelliklerde bulunan FRP „ler, deprem güçlendirilmesinde genellikle kullanıma hazır karbon fiber takviyeli polimer örtüler halinde kullanılır. Duvar kağıdını veya kumaşı andıran elyaflar genellikle 0,30-0,60 metre eninde rulolar halinde satılır. Yapı elemanları üzerine reçine sistemi ile uygulanan FRP çok yüksek çekme dayanımına sahiptir. Yalnız bu dayanım, malzemenin uygulanış şekli ve işçilik kalitesi ile değişebilir. Bu nedenle çok dikkatli olmak gerekir. Sonuçta ortaya çıkan kompozit malzemenin özellikleri kullanılan elyaf miktarı ile yakından ilgilidir. Örneğin, bol reçineli bir uygulama, karbon elyafın elastisite modülü ve dayanımı ne denli yüksek olursa olsun, ortaya çıkan kompozit malzemenin elastisite modülünü ve dayanımını büyük ölçüde düşürür. Öte yandan, kullanılması öngörülen özel çelik rulolar ile reçine fazlası alınan uygulamalarda elastisite modülü ve çekme dayanımı önemli ölçülerde artar. Bu değişimlerden dolayı, her uygulama için çekme deneyi yapmak ve malzeme özelliklerini deneysel olarak belirlemek gerekebilir.
Uygulamada ilk olarak onarıma hazır hale getirilmiş beton yüzeyine aderansı arttırmak üzere epoksi esaslı bir astar tabakası fırça ile sürülerek uygulanır. Bu tabakanın üzerine yüzeyi tesviye etmek ve küçük boşlukları doldurmak için yine epoksi esaslı macun, mala ile uygulanır. UV dayanıklı bir boya ile yüzey sonlandırılır. Karbon Lifli Dokuma Özellikleri Lif tipi Yüksek dayanımlı karbon lifleri Lif doğrultusu 0 oC (tek yönlü). Dokuma, ipliklerin gevşemesini önleyen özel örgü lifleriyle donatılmıştır.

Dokuma ağırlığı : 225 g/m2 Dokuma tasarım kalınlığı: 0,13 mm (karbon liflerin toplam alanı esas alınarak)
Liflerin çekme dayanımı : 3500 N/mm2
Liflerin çekme E-modülü : 230000 N/mm2
Kopmadaki uzama : % 1,5
Dokuma uzunluğu / rulo : 50 m
Dokuma genişliği : 30 / 60 cm
Raf ömrü : Sınırsız

Mekanik değerler liflerin yönü doğrultusundaki değerlerdir. Karbon lifleriyle güçlendirilmiş polimer şeritler elastisite modüllerine göre başlıca 3 türe ayrılır. Bunlar S, M, H tipleridir. S tiplerinin ortalama Elastisite Modülü > 165.000 N/mm2 dir. M tiplerinde bu değer > 210.000 N/mm2 dir. H tiplerinde Elastisite Modülü ise >300.000 N/mm2 dir. S tipi polimer şeritlerle ilgili sınıflandırma

Tablo 3.4 de, M tipi için sınıflandırma Tablo
3.5 de, H tipi için ise Tablo 3.6 de sunulmaktadır.
Tablo 3.4 S Tipi Karbon Şeritlerin En kesit Özellikleri
Genişlik mm Kalınlık mm Kesit Alanı
TİP mm2
S 512 50 1.2 60
S 612 60 1.2 72
S 812 80 1.2 96
S 1012 100 1.2 120
S 1212 120 1.2 144
S 1512 150 1.2 180
S 614 60 1.4 84
S 914 90 1.4 126
S 1214 12 1.4 168
Tablo 3.5 M Tipi Karbon Şeritlerin En kesit Özellikleri Tip Genişlik mm Kalınlık mm Kesit Alanı mm2
M 614 60 1.4 84
M 914 90 1.4 126
M 1214 120 1.4 168