Kolon güçlendirme

Proje Genel Bakışı

68 m uzunluğunda, 16 m genişliğinde, yaklaşık 8900 m² inşaat alanına sahip, bir bodrum katı ve zemin üzerinde yedi katı bulunan, çerçeve yapılı ve radye temel sistemine sahip bir ofis binası, 1980 yılında yatırım yapılmış ve ertesi yıl kullanıma açılmıştır. Yenileme çalışmaları sırasında, binanın orta kısmındaki ikinci ve üçüncü katlarda 3 adet orta kolon bulunduğu ve kolon köklerinde ciddi çatlaklar olduğu tespit edilmiştir. Kolon köklerindeki beton dökülmeleri ciddi boyutlardadır ve korozyona uğramış kolon boyuna donatıları açıkça görülebilmektedir. Binadaki yukarıda belirtilen 3 kolonda, kolon kökünden yaklaşık 1 m mesafede dikey çatlaklar olduğu, maksimum çatlak genişliğinin 2,5 mm olduğu, ana donatı ve etriyelerin korozyonunun ağır olduğu, bunun da orijinal taşıma kapasitesinin azalmasına ve kolon kökündeki betonun ciddi şekilde kaybına yol açtığı, bu durumun da kolon kesitini farklı derecelerde azalttığı tespit edilmiştir. Ayrıca, çerçeve kirişlerinde de birkaç ciddi çatlak bulunmaktadır ve bunların hepsinin güçlendirilmesi gerekmektedir. Bu makale sadece kolon güçlendirme yöntemini ele almaktadır.

Proje kapsamında, kolon güçlendirme için karbon fiber takviyeli (CFRP) kumaş seçilmiştir.

Güçlendirme Yönteminin Seçimi

Günümüzde, betonarme kolonların güçlendirilmesinde yaygın olarak kullanılan yöntemler şunlardır: kolon kesitini büyütme yöntemi, çelik ceketleme yöntemi ve FRP malzeme ile sarma yöntemi. Çelik sarma yöntemi, betonarme kesit büyütme yöntemine göre daha etkilidir, çünkü kesit büyütme yöntemi yapının ağırlığını ve kesit boyutunu büyük ölçüde artırır. Bu iki yöntem daha fazla işçilik gerektirir ve bazen inşaatı zorlaştırır. Daha ağır çeliğin yanı sıra, çelik sarmanın olumsuz çevresel erozyona karşı direnci de düşüktür.

Son yıllarda, FRP malzeme (CFRP, GFRP, AFRP vb. dahil) çelik kaplamanın yerine yeni bir güçlendirme yöntemi olarak betonarme kolonların güçlendirilmesinde kullanılmaktadır. Bu yöntemin yüksek mukavemet, yüksek verimlilik, kolay uygulama, iyi dayanıklılık ve korozyon direnci, ince kalınlık, hafiflik gibi avantajları vardır. Bunlar arasında, FRP ile güçlendirilmiş kolonların en yaygın şekli, fiber kumaş veya şerit ile sarmadır. Projede güçlendirme için karbon fiber kumaş seçilmiştir.

Betonarme kolonun FRP malzeme ile güçlendirilmesi için çeşitli farklı işlemler mevcuttur. Şekillendirme sürecine göre, güçlendirme yöntemi üç türe ayrılabilir: ıslak yapıştırma yöntemi, sürekli filament sarma yöntemi ve önceden üretilmiş kabuk yöntemi. En yaygın kullanılan yöntem, büyük esneklik ve sahada kolay uygulama gibi üstün avantajlara sahip olan ıslak yapıştırma yöntemidir. Bu projede de bu yöntem seçilmiştir ve tek yönlü elyaf kumaş, reçine emdirme yoluyla kolonun yüzeyine sarılarak ana elyafın yönü kolonun çevresi boyunca olacak şekilde yerleştirilmiştir. Kolon, tek katmanlı veya çok katmanlı elyaf kumaşla tamamen sarılabilir veya sürekli spiral halka veya ara halkalarla kısmen sarılabilir. Bu projede, karbon elyaf kumaş tamamen sarılarak güçlendirilmiştir.

Bu projedeki dikdörtgen kolonun kesit boyutu 500 mm x 550 mm'dir. CFRP halkasının dikdörtgen kolona uyguladığı sınırlama etkisinin zayıf olduğu, ancak dairesel kolona çok etkili bir sınırlama sağlayabildiği göz önüne alındığında, bu projedeki dikdörtgen kolonun kesit şekli önce elips şekline dönüştürülmüş ve karbon elyaf kumaş halkasıyla sınırlandırılmıştır.