Köprü ve tünel güçlendirme

1. Köprü Mühendisliğinde FRP Malzemenin Uygulamaları

1.1 Köprü yapı güçlendirme ve güçlendirme

Bazı köprü yapısal yenileme projelerinde, FRP malzeme kullanımı sadece inşaat için uygun olmakla kalmaz, aynı zamanda köprü taşıma kapasitesi üzerinde belirgin bir iyileştirme etkisine sahiptir ve güçlü bir korozyon direncine sahiptir. Genellikle köprüleri güçlendirmek için, köprülerin mukavemetini artırmak için eğilebilen FRP veya FRP levhalar kullanılır. Çelik köprülerin bakım ve güçlendirme sürecinde, yapıdaki çelik ve karbonun elektriksel reaksiyonuna dikkat edilmeli ve buna uygun önleyici tedbirler alınmalıdır. FRP malzeme seçerken, elastik modülünün tasarım gereklilikleriyle uyumlu olmasına dikkat edilmelidir.

1.2 Sıradan takviye yerine

Bazı aşındırıcı ortamlarda, yapının korozyon direncini artırmak için FRP, sıradan donatı çubuklarının yerine donatı çubuğu olarak kullanılabilir. Örneğin, betonarme kiriş veya köprü tabliyesi, ana donatı olarak FRP donatısı olarak kullanılabilir. Pratik uygulamada, FRP ve beton arasındaki bağ, FRP beton yapının kilit noktasıdır. FRP ve beton arasındaki bağ mukavemetini artırmak için, genellikle pultrüzyon sırasında FRP yüzeyinde özel deformasyon veya pürüzlendirme işlemi gerekir. İşleme yöntemleri arasında girinti oluşturma, kum bağlama veya iplik oluşturmak için filaman sarma yer alır. Özellikle, FRP ve beton arasındaki bağ performansını etkileyen ana faktörler arasında FRP'nin yüzey deformasyon şekli, beton koruyucu tabakanın kalınlığı, betonun dayanımı ve FRP elemanların çapı ve gömülü uzunluğu bulunur.

1.3 Öngerilmeli beton yapılar için öngerilmeli tendonlar

FRP üzerine öngerilme uygulanması, FRP'nin malzeme özelliklerini tam olarak ortaya çıkarmakla kalmaz, aynı zamanda FRP beton kirişlerin çatlama direncini ve sertliğini de etkili bir şekilde artırır. Uygulamada, in vivo ve in vitro olmak üzere iki tür öngerilmeli kiriş ve çubuk vardır. Beton yapının kesiti in vivo olarak çok fazla öngerilmeli çubuk yerleştirmek için uygun değilse veya takviye için FRP çubuklara ihtiyaç duyuluyorsa, harici öngerilme teknolojisi kullanılabilir. Ancak pratikte, öngerilmeli kirişlerin uygulanması hala ana uygulamadır.

1.4. Kablo destekli köprüye uygulanan kuvvet elemanı

Bazı kablo destekli köprülerin ana kabloları, askı kabloları ve askıları genellikle kirişin dışında bulunur. Bu tür yapılar uzun süre yüksek gerilim altında kaldığından, gerilim korozyonu meydana gelir. Kablonun dayanıklılığı, geleneksel önlemler kullanılarak kısa sürede iyileştirilebilir, ancak sorunlar giderilemez. FRP malzemeler, iyi dayanıklılıkları ve yorulma dirençleri sayesinde temelden çözülebilir. Ayrıca, FRP malzemenin yüksek mukavemeti sayesinde, kablo destekli köprülerin ana kablosunda veya halatında kullanılabilir ve bu da köprünün taşıma verimliliğini ve açıklık kapasitesini etkili bir şekilde artırabilir.

2. Tünel Mühendisliğinde FRP Uygulamaları

Tünel mühendisliğinde FRP'nin uygulama alanları başlıca şunlardır:

Öncelikle, FRP ızgaralar, güçlü dayanıklılığın yanı sıra hafif ve yüksek mukavemetlidir, bu nedenle yapımı kolaydır ve iyi bir etkiye sahiptir. FRP ızgaralar, tünel güçlendirme mühendisliğinde ve yeni yapılarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ankrajla birleştirildiğinde, çevredeki kaya deformasyonunu kontrol etmede daha iyi bir rol oynayabilir.

İkinci olarak, tünel yapılarında gerilim çubuğu olarak FRP kullanılır. Tünel mühendisliğinde, hangi tasarım yöntemi kullanılırsa kullanılsın, tünelin ana yapısı kaçınılmaz olarak çok kötü çevre koşullarına sahip çevredeki kayaçların içinde olacak ve korozyon sorunları da oldukça belirgin olacaktır. Bu durum göz önüne alındığında, ana yapısal donatı olarak FRP malzemesi kullanılması, iyi korozyon direnci sayesinde sorunu daha iyi çözebilir. Ancak, FRP'nin elastiklik modülü yüksek olmadığı için FRP beton elemanlarda deformasyon veya çatlak sorunları ortaya çıkabileceğinden, bazı sorunlar da mevcuttur. Ayrıca, şantiyede FRP kancası veya kalıp yapmak mümkün olmadığından, inşaat süreci nispeten zahmetlidir.

Son olarak, FRP algılama performansının uygulanması: FRP yalnızca iyi mekanik özelliklere sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda ilgili fonksiyonel malzeme algılama performansına da sahiptir, bu nedenle yalnızca yapısal güçlendirme için değil, aynı zamanda sensör olarak da kullanılabilir. Örneğin, kuvvet deformasyonu sürecinde CFRP çubuğun direnci değişecektir ve bu da algısal özelliklerini yansıtır. FRP malzemesinin bu özelliği tünel yapı fonksiyon tespiti ve izlemesinde tam olarak kullanılırsa, yalnızca yapının gerçek gerilimi doğru bir şekilde yansıtılmakla kalmaz, aynı zamanda sonraki dönemde yapay kontrolün yarattığı zorluklar da önlenebilir.