Yapısal güçlendirme alanında 90’ların başından itibaren kullanılan karbon malzemeler Türkiye’de 1999 Gölcük depreminden sonra yaygınlaşmaya başlamış, öyle ki lifli polimerlerle güçlendirme sistemleri (FRP) ülkemizin inşaat yönetmeliklerine de girmiştir. Kahramanmaraş depremleri sonrasında özellikle karbon elyaflarla güçlendirme uygulamaları tekrar gündeme gelmiştir. Kolon güçlendirmede yapılara önemli ölçüde deprem mukavemeti kazandıran bu lifli polimer yapılar ile gerçekleştirilen güçlendirme sistemlerinde, çözülmemiş, ihmal edilen ve iyileştirilmesi gereken alanlar da mevcuttur. Karbon elyaflar gibi lifli yapılardaki en sınırlayıcı nokta yalnızca lif yönünde kuvvet taşıyabilmesi ve dolayısıyla yapısal elemanların çekme kuvveti dayanımını artırırken kesme ve basınç kuvveti dayanımlarına yeterince katkı sunamıyor olmasıdır. Karbon lifler için bir diğer sınırlayıcı nokta da karbon liflerin çok kırılgan olması, kıvrılıp büküldükleri zaman da mukavemetinin büyük bir kısmını kaybetmeleridir.
Yapısal güçlendirmede kolonlara sarılan karbon elyaflar ilave etriye görevi görmektedir. Elyafların uygulandıkları kolonların geometrisine bağlı olarak basınç dayanımına etkisi olsa da dairesel ya da kare kolonlarda kısıtlı bir miktar elde edilen bu etkiler dikdörtgen kesitlerde ya da perdelerde tamamen sıfırlanmaktadır. Yapıların deprem davranışında en önemli gerekliliklerden birisi olan katlar arasındaki süreklilik karbon elyaflarla sağlanamamakta, kolon kiriş düğüm noktalarına müdahale edilememektedir. Katlar arasında süreklilik veya düşey donatı ihtiyacı da olan kolonlarda karbon elyafların Çelik Çekirdekli Karbon Kompozitler ile birlikte kullanılması gerekmektedir. Böylece kolonların basınç dayanımı artarken, kompozitler kat döşemesini geçip üst kat kolonlarında devam ettirilerek katlar arasındaki süreklilik sağlanmış, düğüm noktaları da kontrol altına alınmış olmaktadır.
SAVE CRS Ürün Grubunda Yer Alan Çelik Çekirdekli Karbon Kompozitler OFP Prosesiyle Üretiliyor
Lifli polimer yapılar lif doğrultusunda yük taşırken çelik her doğrultuda yük taşımaktadır. SAVE CRS (Construction Reinforcement Systems) ürün grubunda yer alan Çelik Çekirdekli Karbon Kompozitler bu anlamda bir adım daha ileri giderek, geliştirilen Oriented Fiber Placement OFP prosesi ile özel olarak oryante edilmiş filamentlere sahiptir ve çeliğe göre çekme yük dayanımı artırılmış bir yapısal güçlendirme malzemesidir. Betonarme kolonların güçlendirilmesi; yalnızca kesme, çekme ve basınç kuvvet dayanımlarının artırılması ile değil, aynı zamanda sistemin sünek davranabilmesi ve enerji sönümleyebilmesi için katlar arasındaki sürekliliğin sağlanmasıyla gerçekleştirilmelidir. Lifli polimer güçlendirme elemanları sarıldıkları kolonun geometrisine bağlı olarak kuşatılmışlık (confinement) etkisini bir miktar korusalar da basınç ve kesme kuvvetleri için yeterli bir çözüm olamamaktadır.
Kolon Kiriş Birleşim Noktalarındaki Süreklilik Sorununu Çözüyor, Sisteme Süneklik Sağlıyor
Yapısal güçlendirmede sıklıkla kullanılan lifli polimer elemanlardan, sarma işlemiyle uygulanan karbon elyaf ve doğrusal alanlara uygulanan karbon plaka malzemeler için yapı davranışına önemli etkileri olan kiriş-kolon birleşim noktalarında imkansızlıklar ve engeller bulunmaktadır. Yeni nesil yapısal güçlendirme malzemesi Çelik Çekirdekli Karbon Kompozitler bu imkansızlıkları aşmak için geliştirilmiştir.
Konuyla ilgili olarak SAVE Yönetim Kurulu Başkanı İsmail Çoksayar, kolon-kiriş birleşim noktalarındaki süreklilik sorununa getirdikleri çözümü şöyle açıkladı:
“Yük altında eğilmeye çalışan bir kirişin basınç ve çekme kuvvetlerinin etkisinde olduğunu bilmekteyiz. Bu noktada eğilme dayanımına yönelik yapılacak güçlendirme için karbon plakalar sıklıkla tercih edilebilmekte, çekme donatısı görevini layıkıyla yerine getirebilmektedir. Ancak yük altındaki bu kirişe etki eden momentin haricinde kesme kuvvetleri mevcuttur. Kesme dayanımı için kirişin tamamına sarılmış karbon elyaf uygulaması gerçekleştirmek gerekmektedir ancak bu uygulama pratikte mümkün değildir. Çünkü döşemeyi kesme veya elyafları liflerin oryantasyonunu bozmadan kirişlerin etrafında döndürebilme şansımız bulunmamaktadır. Aynı problemler kolonların sürekliliğini sağlamakta da karşımıza çıkmaktadır. Kolon kiriş düğüm noktalarında iki kolon arasındaki süreklilik, sistemin sünek çalışabilmesi ve maksimum enerjiyi sönümleyebilmesi ve yapının deprem yükleri altındaki performansının artması için önemli bir etkendir. Çelik Çekirdekli Karbon Kompozitler döşemeyi delip geçerek katlar arası süreklilik sorununu çözmektedir.”
Sonuç olarak SAVE’in yıllara dayanan saha uzmanlığı ışığında özel olarak geliştirdiği Çelik Çekirdekli Karbon Kompozitler ile yapılan güçlendirmelerde kolonlara doğrudan bir basınç mukavemeti kazandırılırken, kuşatılmışlık etkisi de kolonlarda ve düğüm noktalarında arttırılarak kolonların sünekliği çok daha yüksek bir noktaya taşınmaktadır.
Çelik Çekirdekli Karbon Kompozitlerin montajının ardından karbon elyaf ile sarma işlemi yapılmakta, güçlendirme uygulaması tamamlanmaktadır. Bu uygulamada en önemli detay çözümlerinden birisi de döşemelerin delinerek katlar arasındaki sürekliliğin sağlanmasıdır. Bu sayede taşıyıcı sistemde moment kapasitesi ile birlikte kesme ve basınç mukavemeti artırılmakta, düğüm noktaları kontrol altına alınmakta, süreklilik ve süneklik sağlanarak depreme daha dayanıklı bir hale getirilmektedir. Öte yandan tüm bunlar elde edilirken yapı elemanları rijitleştirilmediğinden, binaların genel sistem çözümlerinde de bir değişiklik olmamaktadır. Bu da münferit yapı elemanlarına müdahale şansı vermektedir.
