Kiriş güçlendirme

Uzun süre hizmet veren bir köprü, zamanla kademeli olarak eskiyecek ve taşıma kapasitesi azalacaktır. Köprünün taşıma kapasitesini artırmak ve hizmet ömrünü uzatmak için köprünün güçlendirilmesi gerekmektedir. Köprü güçlendirmesinin önemli bir teknik yöntemi olan yapıştırma çelik levha yöntemi, yüksek mukavemet, yüksek verimlilik, rahat kullanım ve ekonomiklik özelliklerine sahiptir. Çeşitli köprü yapılarına ve farklı yapısal parçalara uygulanabilir. Son yıllarda köprü güçlendirme projelerinde kademeli olarak uygulanmaktadır.

Günümüzde, yurt içi ve yurt dışındaki bilim insanları, çelik levha yapıştırılarak güçlendirilmiş betonarme kirişler araştırmalarında, yani gerçek güçlendirme projesinde, çelik levha yapıştırılarak güçlendirilmiş eğilme elemanlarının basınç bölgesindeki "tek seferlik gerilme"ye odaklanmaktadır. Genellikle hesaplama, çift kirişli kirişlerin tek seferlik gerilmesine göre yapılır ve deneysel çalışma, çelik levhaların konumu ve genişlik-kalınlık oranının güçlendirilmiş kirişlerin taşıma kapasitesi üzerindeki etkisine odaklanır. Buna karşılık, ikincil yükler altında çelik levha yapıştırılarak betonarme kirişlerin güçlendirilmesi konusunda çok az araştırma vardır; yalnızca çelik levhalı betonarme elemanların mekanik özelliklerinin analizi ve normal kesit taşıma kapasitesinin hesaplanması basitçe yapılmaktadır.

Mevcut "Karayolu Köprüsü Güçlendirme Tasarım Yönetmeliği", "Çelik plakalar yapıştırılmadan önce, güçlendirilmiş elemanlar yükten arındırılmalıdır" hükmünü getirmektedir. Bu nedenle, taşıma kapasitesi hesaplama formülünde beton gerilmesi ve çelik plaka gerilmesi hesaba katılmalı ve güçlendirilmiş kirişin tasarım taşıma kapasitesindeki artış sınırlandırılmalıdır. Betonarme yapıların taşıma kapasitesinin tasarım hesaplama formülünü uygulamak yerine, yükten arındırılmış çelik plakaların maksimum deformasyon miktarı ve deformasyonu kontrol edilir. Tasarım gerçek durumu dikkate almadığı için, sadece çelik israfına yol açmakla kalmaz, aynı zamanda güçlendirme sonrası süneklik bozulmasına, kırılganlığın artmasına, deformasyon artışına ve elemanların sismik performansında da artışa neden olur, bu nedenle bu konuya yeterince dikkat edilmelidir. Bu nedenle, mevcut başarıları özetleyerek ve mühendislik örnekleriyle birleştirerek, bu makale, çelik plakalar yapıştırılarak güçlendirilen kirişlerin gerçek eğilme kapasitesinin hesaplama formülünü çıkarmaktadır.

1) İkincil kuvvetin etkisi göz önüne alınarak, çelik levhalarla güçlendirilmiş betonarme kirişlerin nihai taşıma kapasitesinin teorik formülü, ikincil kuvvetin etkisi göz önüne alınmadan elde edilen formülden farklı olarak elastik mekanik teorisi uygulanarak elde edilir.

2) Betonarme kirişler çelik plakalarla güçlendirildikten sonra, ikincil gerilme, uygun donatı kopması koşulu altında limit basınç bölgesinin yüksekliği üzerinde etkili olur ve bu etki, orijinal elemanın birinci gerilmesiyle ilişkilidir. Çekme bölgesinde gereken maksimum çelik plaka miktarını hesaplama formülüne göre, betonarme kirişlerin gevrek kopması önlenebilir ve çelik plaka israfı azaltılabilir; bu da betonarme eğilme elemanlarının hesaplanması ve analizi için bir referans sağlar.

3) Yürürlükteki Karayolu Köprüleri Tasarım Yönetmeliği'nde çelik levhalarla güçlendirilmiş betonarme yapıların taşıma gücü hesaplama formülünde, taşıma gücü artışının büyüklüğü, birleştirilecek maksimum çelik levha miktarı, güçlendirme sürecinde yapının gerçek gerilme-şekil değiştirme ilişkisi ve ikincil kuvvetin güçlendirme etkisine etkisi dikkate alınmalıdır.