Fiber takviyeli polimer (FRP) kompozitler yaklaşık 25 yıldır Birleşik Devletlerde yapısal güçlendirme için kullanılmıştır. Bu süre zarfında, bir ana yapı malzemesi olarak FRP kompozitlerinin kabulü arttı ve böylece tamamlanan FRP güçlendirme projeleri sayısı da arttı. Sonuç olarak, güçlendirme ve yenileme için FRP’nin kullanılması, tasarım yapımcıları arasında ilave yapısal çelik çerçeve ve elemanların yerleştirilmesi gibi geleneksel güçlendirme tekniklerine kıyasla daha fazla popülerlik kazanıyor.Mevcut yapıların FRP güçlendirme ile, FRP kurulumundan önce yapıyı onarmak için kullanılan malzemelerle birlikte mevcut yapısal koşulların iyi bir şekilde anlaşılmasını gerektiren karmaşık değerlendirme, tasarım ve detaylandırma süreçlerini içerebilir. Güçlendirici bir proje için FRP’nin uygunluğu, FRP’nin ne olduğunu ve sunduğu avantajları, ancak daha da önemlisi, sınırlamalarını anlamak suretiyle belirlenebilir.

FRP kompozit malzemeler, bir polimer matris içine gömülü, cam, karbon veya çelik teller gibi yüksek mukavemetli sürekli elyaflardan oluşur. Polimer matrisi (epoksi reçineleri) bir bağlayıcı görevi görürken, elyafları korurken ve yükleri lifler arasında ve elyaflar arasında aktarırken, elyaflar ana takviye elemanları sağlar.

 

FRP kompozitleri karbon veya camdan yapılmış kuru bir kumaşın epoksi ile emprenye edildiği ve hazırlanan beton zemine yapıştırıldığı ıslak yatırma işlemi kullanılarak sahada üretilebilir. Bir kere iyileştirildiğinde, FRP, yapısal elemanın ayrılmaz bir parçası haline gelir ve harici olarak bağlanmış takviye sistemi olarak işlev görür. FRP kompozitleri aynı zamanda, çubuklar ve plakalar gibi güçlendirme uygulamaları için kullanılabilen farklı şekilleri oluşturmak üzere malzemenin pultrüzyonlandığı bir imalat tesisinde prefabrik olarak da yapılabilir.

 

Beton güçlendirme uygulamaları için en yaygın FRP sistemleri karbon elyaf bazlıdır (CFRP). Karbon, cam elyaf esaslı sistemlere kıyasla üstün mekanik özelliklere ve daha yüksek gerilme mukavemetine, sertliğe ve dayanıklılığa sahiptir. Prefabrike CFRP çubuklarının ve plakalarının kullanımı tipik olarak düz veya hafif kavisli yüzeylerle sınırlıdır; Örneğin, döşeme ve kirişlerin üst tarafı veya alt kısmı. Prefabrike FRP elemanları tipik olarak serttir ve kolonlar veya kirişleri sarmak için bükülmezler.

 

Öte yandan, FRP kumaş rulolar halinde verilen sürekli tek yönlü tabakalardan temin edilebilir; bu geometriler herhangi bir geometriye uyacak şekilde kolayca ayarlanabilir ve neredeyse herhangi bir profile sarılabilir. Eğilme mukavemetini arttırmak için ek gerilme takviyesi sağlamak için FRP kumaşlar yapısal elemanların gerilim tarafına (örneğin, döşeme veya kirişler) tutturulabilir, makaslama kuvvetini arttırmak için kirişler ve kirişlerin ağlarına sarılır ve makaslarını artırmak için kolonlara sarılırlar Ve eksenel mukavemet ve sünekliği ve enerji dağılım davranışını geliştirir.

 

FRP’yi beton zemine bağlayan yapışkan sistemler, beton zeminine nüfuz ettikleri ve sistemin bağını geliştiren bir astar içerebilir; Epoksi macun, alt tabakadaki küçük yüzey boşluklarını doldurmak ve FRP sisteminin bağlandığı pürüzsüz bir yüzey sağlamak için; Kumaşın emprenye edilmesi ve hazırlanan alt tabakaya bağlanması için kullanılan doymuş reçine; ve bağlı FRP sistemini potansiyel olarak zararlı çevresel ve mekanik etkilerden korumak için koruyucu kaplama. FRP güçlendirme sistemleri için çoğu epoksit ultraviyole ışığa maruz kalmadan olumsuz etkilenir, ancak akrilik kaplamalar, çimentolu kaplamalar ve diğer kaplama türleri kullanılarak korunabilir.

 

Bir FRP sistemi için reçineler ve elyaf genellikle malzemelere ve yapısal testlere dayalı olarak bir sistem olarak geliştirilmiştir. Bir FRP sisteminin bir bileşeninin başka bir sistemden bir bileşene karıştırılması veya değiştirilmesi kabul edilemez ve iyileştirilen sistemin özelliklerini olumsuz şekilde etkileyebilir.

 

FRP sistemi ile mevcut beton arasındaki bağ kritiktir ve yüzey hazırlığı çoğu uygulama için çok önemlidir. İç takviyenin mevcut bozulması veya aşınması FRP sisteminin kurulumundan önce çözülmelidir. Bunu yapmakta başarısız olursanız, beton yüzeyin delaminasyonu nedeniyle FRP sisteminde hasar meydana gelebilir.

FRP kompozitleri çelikten farklıdır, çünkü çelik her yöne benzer özelliklere (izotropik) sahipken, farklı yönlerde değişebilen özelliklere sahiptirler (anizotropik). Beton güçlendirme uygulaması için en yaygın elyaf tabakaları, kumaşın uzunluğu boyunca uzanan sürekli tek yönlü karbon veya cam elyaftan yapılmıştır. Doğrudan gerilime yüklendiğinde, tek yönlü FRP malzemeleri başarısız oluncaya kadar doğrusal elastik gerilme-gerinim ilişkisi sergilemekte, verim veya plastik davranış göstermemektedir. FRP’nin doğrusal elastik özelliklerinden ve dışarıdan yapısal elemanlara uygulanmasından dolayı, çelik donatı miktarını belirlemek veya tasarlamak için kullanılan standart yöntemler FRP için geçerli değildir. Tekrarlayan tasarım metodolojisini içerebilen FRP’yi tasarlamak için göreceli olarak daha karmaşık prosedürler kullanılır.

 

Bir FRP malzemesindeki elyaf ana yük taşıyan bileşen olduğundan, elyaf tipi, lif yönü ve kumaş kalınlığı (elyaf miktarı) gerilme mukavemetini ve sertliğini belirler.

 

FRP kompozitler kullanılan elyafa göre kuvvette değişiklik gösterir. Cam, yumuşak çelik çekme mukavemetine neredeyse eşit bir gerilme mukavemeti sağlarken, karbon kompozitleri yumuşak çeliğin verim gücünün iki katından beş misline kadar değişen bir gerilme mukavemeti sağlar. Her iki FRP kompozitin de çekme dayanımının çelikten daha düşük olmasına rağmen, karbon kompozit sertliği cam kompozitlerin sertliğinin iki katından beş katına. FRP kompozitler, çeliğin ağırlığının yaklaşık beşte birine sahiptir.

 

FRP güçlendirme sistemlerinin gerilme özellikleri FRP sistem üreticisinden edinilebilir. Gerilme özellikleri ayrıca ASTM D7565’te tarif edilen test yöntemi kullanılarak tespit edilebilir.

 

Malzemenin dayanıklılığını hesaba katmak için, mevcut tasarım kılavuzlarının çoğu, FRP’nin tasarımda kullanılabilecek gerilme mukavemeti için çevre azaltma faktörlerini tanımlar. Bu faktörler FRP türüne ve güçlendirilecek elemanın maruz kalma koşullarına bağlıdır. CFRP için, iç pozlama koşulları için tipik çevresel küçültme faktörü 0.95, dış ve agresif pozlama koşulları için küçültme faktörü genellikle 0.85’tir.

 

FRP sistemleri, beton yapıların güçlendirilmesi ve güçlendirilmesi için çok pratik bir araç sunar ve aşağıdakiler için uygundur:

 

FRP sistemleri de beton yapıların sismik yenilenmesi için başarıyla kullanılmıştır. Bu uygulamalar arasında, hapsedilmemiş kiriş-kolon derzlerinin kesilme yetmezliği, kirişlerin ve / veya kolonların kesilme yetmezliği ve bindirme ekleme hatası gibi kırılgan kırılma mekanizmalarının hafifletilmesi bulunmaktadır. FRP sistemleri ayrıca, uzunlamasına çelik çubukların bükülmesine direnmek için kolonları sınırlandırmak için de yapılmıştır. Bu FRP planları, betonarme yapının küresel yer değiştirme ve enerji yitirme kapasitelerini arttırır ve genel davranışını geliştirir.

 

Korozyona karşı direnç nedeniyle, FRP kompozitleri hemen hemen her türlü ortamda iç ve dış yapı elemanlarında kullanılabilir.