FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması

BAŞARAN, Boğaçhan; Kalkan, Ilker

FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması

Boğaçhan Başaran, (Amasya Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, İnşaat Bölümü, Amasya, Türkiye)

İlker Kalkan (Kırıkkale Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Kırıkkale, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

5 2

Yıl: 2021 Cilt: 36 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1581 - 1593 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 11-11-2022

FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması

Öz:

FRP donatı-beton aderansını belirlemek için uluslararası deney yönetmeliklerinde birçok deney yöntemi bulunmaktadır. Ancak, bu deney yöntemlerinin deney şartlarındaki farklılıklar FRP donatı-beton aderansını etkilemektedir. Dolayısıyla değişkenlerin aynı değerlerine göre yapılan deneylerde bile deneysel farklılıklardan ötürü farklı aderans gerilmeleri oluşmaktadır. Bu çalışmada, gauss süreci regresyonu (GPR) kullanılarak aderansı etkileyen faktörler deney yöntemlerine (mafsallı kiriş, kiriş ucundan çekip çıkarma, bindirme eki ve çekip çıkarma) göre ayrı ayrı belirlenmiştir. Çalışmada, donatı çapı, lif türü, yüzey özelliği, gömülme boyu, donatının beton içindeki konumu, pas payı ile beton basınç dayanımı ve enine donatı etkisi gibi sekiz değişken göz önüne alınmıştır. Bu sayede hem FRP donatı-beton aderansını etkileyen her değişkenin deneysel yöntemlerden ne kadar etkilendiği araştırılmış hem de aderans deney yöntemlerinin bu değişkenlere göre karşılaştırılması yapılmıştır. Dört aderans deney yönteminin aynı değişkenlere göre yapılan analizleri, deney yöntemlerine göre gerilme değerleri arasında dört kata varan farklar olduğunu göstermiştir. Mafsallı kiriş deneylerinden elde edilen ortalama aderans gerilmesi değerleri, çekip çıkarma deneylerinden elde edilen değerlerden %31, kiriş ucundan çekip çıkarma değerlerinden %3 ve bindirme eki değerlerinden %146 yüksek çıkmıştır. Aynı zamanda bu faktörlerin aderansa etki oranlarının deneysel yöntemlere göre değiştiği ve hatta aynı değişkenin farklı deneysel yöntemlerde zıt etkilere neden olabileceği gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelime: Aderans deneyleri FRP donatı aderansı lif takviyeli polimer donatı FRP donatılı beton mekanik kilitlenme donatı sıyrılması

Comparison of different FRP reinforcement-concrete bond test methods according to parameters affecting this bond

Öz:

There are many test methods in the international testing standards for the evaluation of FRP reinforcement-concrete bond. However, differences in test conditions of these methods affect FRP reinforcement-concrete bond. Therefore, even in the tests with identical test parameters, different bond strength values are attained due to experimental differences. In this study, the factors affecting FRP reinforcement-concrete bond were determined individually for four different test methods (hinged beam, beam-end, spliced beam and pullout tests) by using the gauss process regression (GPR) method. Accordingly, eight parameters affecting the bond strength, namely the diameter, fiber type, surface texture, embedment length, location in concrete and clear cover of reinforcement, the concrete compressive strength and the presence and degree of confining by means of transverse reinforcement were adopted as test parameters. In this way, the effects of each variable on bond strength were investigated for each test method and the methods were compared in terms of each parameter. The analyses on the four methods for identical test parameters depicted that there were differences in bond strength values as great as four times from one test method to another. The average bond strength values from the hinged beam tests were about 31, 3 and 146 % higher than the respective values from the pullout tests, beam-end tests and spliced beam tests, respectively. The degree of influence of each parameter on bond strength was established to depend on the test method and the same parameter was found to even have opposite effects on bond strength in different test methods.

Anahtar Kelime: Bond test methods bond of FRP reinforcement fiber reinforced polymer reinforcement FRP reinforced concrete mechanical interlocking debonding failure

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Islam, S., Afefy, H. M., Sennah, K., Azimi, H., Bond characteristics of straight- and headed-end, ribbed- surface, GFRP bars embedded in high-strength concrete, Constr. Build. Mater., 83 (2), 283–298, 2015.
2. JSCE 1997 Recommendation for Design and Construction of Concrete Structures Using Continuous Fiber Reinforcing Materials, Japan Society of Civil Engineers (JSCE), Japan, 1997.
3. CAN/CSA S6-10 Canadian Highway Bridge Design Code, Canadian Standards Association (CSA), Ontario, Canada, 2010.
4. CAN/CSA S806-12 Design and Construction of Building Structures with Fibre-Reinforced Polymers, Canadian Standards Association (CSA), Canada, 2012.
5. ACI 440.1R-15 Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with Fiber- Reinforced Polymer (FRP) Bars, American Concrete Institute (ACI), MI, USA, 2015.
6. EN 10080 Steel for the Reinforcement of Concrete - Weldable Reinforcing Steel - General, European Committee For Standardization, Brussels, Belgium, 2005.
7. RC 5 Bond Test for Reinforcement Steel. 1. Beam Test, 1982, RILEM Recommendations for the Testing and Use of Constructions Materials, Paris, France, 1982.
8. RC 6 Bond Test for Reinforcement Steel. Part 2. Pull- out Test, RILEM Recommendations for the Testing and Use of Constructions Materials, Paris, France, 1983.
9. ASTM A944-10 Standard Test Method for Comparing Bond Strength of Steel Reinforcing Bars to Concrete Using Beam-End Specimens, ASTM International, USA, 2015.
10. ACI 440.3R-12 Guide Test Methods for Fiber- Reinforced Polymer (FRP) Composites for Reinforcing or Strengthening Concrete and Masonry Structures, American Concrete Institute (ACI), MI, USA, 2012.
11. JSCE-E 539-1995 Test Method For Bond Strength of Continuous Fiber Reinforcing Materials By Pull-Out Testing, Japan Society of Civil Engineers (JSCE), Japan, 1995.
12. ISO 10406-1 Fibre-Reinforced Polymer (FRP) Methods-Reinforcement of Concrete-Test Part 1: FRP Bars and Grids, International Organization for Standardization (ISO), Switzerland, 2015.
13. ASTM D7913/D7913M-14 Standard Test Method for Bond Strength of Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite Bars to Concrete by Pullout Testing, ASTM International, USA, 2014.
14. ACI 408R-03 Bond and Development of Straight Reinforcing Bars in Tension, American Concrete Institute (ACI), MI, USA, 2003.
15. Tighiouart, B., Benmokrane, B., Gao, D., Investigation of bond in concrete member with fibre reinforced polymer (FRP) bars, Constr. Build. Mater., 12 (8), 453– 462, 1998.
16. Gudonis, E., Kacianauskas, R., Gribniak, V., Weber, A., Jakubovskis, R., Kaklauskas, G., Mechanical Properties of the Bond Between GFRP Reinforcing Bars and Concrete, Mech. Compos. Mater., 50 (4), 457–466, 2014.
17. Veljkovic, A., Carvelli, V., Haffke, M. M., Pahn, M., Concrete cover effect on the bond of GFRP bar and concrete under static loading, Compos. Part B Eng., 124, 40–53, 2017.
18. Aiello, M. A., Leone, M., Pecce, M., Bond Performances of FRP Rebars-Reinforced Concrete, J. Mater. Civ. Eng., 19 (3), 205–213, 2007.
19. Achillides, Z., Pilakoutas, K., Bond Behavior of Fiber Reinforced Polymer Bars under Direct Pullout Conditions, J. Compos. Constr., 8 (2), 173–181, 2004.
20. Jung, W. T., Park, Y. H., Park, J. S., An Experimental Study on Bond Characteristics of FRP Reinforcements with Various Surface-type, J. Korean Soc. Civ. Eng., 31(4a), 279–286, 2011.
21. Esfahani, M. R., Kianoush, M. R., Lachemi, M., A Comparison Between Bond Strength of Steel and GFRP Bars in Self-Consolidating Concrete (SCC), Int. J. Civ. Eng., 2 (3), 193–200, 2004.
22. Choi, D. U., Ha, S. S., Lee, C. H., Development Length of GFRP Rebars Based on Pullout Test, J. Korea Concr. Inst., 19 (3), 323–331, 2007.
23. Arias, J. P. M., Vazquez, A., Escobar, M. M., Use of sand coating to improve bonding between GFRP bars and concrete, J. Compos. Mater., 46 (18), 2271–2278, 2012.
24. Tekle, B. H., Khennane, A., Kayali, O., Bond Properties of Glass Fibre Reinforced Polymer Bars With Fly-Ash Based Geopolymer Concrete, 10th International Conference on Composite Science and Technology (ICCST/10), Lisboa, Portugal, 1–8, 2015.
25. Khederzadeh, H. R., Sennah, K., Pullout Strength of Pre-installed Sand-coated GFRP Bars for Bridge Barrier Construction, 4th International Structural Specialty Conference (CSCE 2014), Halifax, NS, 1–10, 2014.
26. Ehsani, M. R., Saadatmanesh, H., Tao, S., Bond Behavior of Deformed GFRP Rebars, J. Compos. Mater., 31 (14), 1413–1430, 1997.
27. Shen, D., Ojha, B., Shi, X., Zhang, H., Shen, J., Bond stress–slip relationship between basalt fiber-reinforced polymer bars and concrete using a pull-out test, J. Reinf. Plast. Compos., 35 (9), 747–763, 2016.
28. Larralde, J., Silva Rodriguez, R., Bond and Slip of FRP Rebars in Concrete, J. Mater. Civ. Eng., 5 (1), 30–40, 1993.
29. Kang, J. E., Kim, B. I., Park, J. S., Lee, J. Y., Influence Evaluation of Fiber on the Bond Behavior of GFRP Bars Embedded in Fiber Reinforced Concrete, J. Korea Concr. Inst., 24 (1), 79–86, 2012.
30. Lee, J. Y., Kim, T. Y., Kim, T. J., Yi, C. K., Park, J. S., You, Y. C., Park, Y. H., Interfacial bond strength of glass fiber reinforced polymer bars in high-strength concrete, Compos. Part B Eng., 39 (2), 258–270, 2008.
31. Park, J. S., Lim, A. R., Kim, J., Lee, J. Y., Bond performance of fiber reinforced polymer rebars in different casting positions, Polym. Compos., 37 (7), 2098–2108, 2016.
32. Ha, S. S., Choi, D. U., Development Length of GFRP Bars, J. Korea Concr. Inst., 22 (1), 131–141, 2010.
33. Lu, J., Investigation of Pullout Strength of Pre Installed Glass Fibre Reinforced Polymer Bars In High Performance Concrete, Master Thesis, Ryerson University, Toronto, Ontario, Canada, 2015.
34. Akbas, T. T., Celik, O. C., Yalcin, C., Experimental Bond Behaviour of Deformed CFRP Rebars in High Strength Concrete, Concrete – Innovation and Design, fib Symposium, Copenhagen, Denmark, 1–9, 2015.
35. Quayyum, S., Bond Behaviour of Fibre Reinforced Polymer (FRP) Rebars in Concrete, MS Thesis, The University of British Columbia, Canada, 2010.
36. Melo, J., Gaussian Processes for Regression: A Tutorial, Technical Report, 2011.
37. Wilson, A. G., Adams, R. P., Gaussian Process Kernels for Pattern Discovery and Extrapolation, 30th International Conference on Machine Learning, Atlanta, Georgia, USA, 2013.
38. Schulz, E., Speekenbrink, M., Krause, A., A tutorial on Gaussian process regression with a focus on exploration-exploitation scenarios. bioRxiv, 2017.
39. Rasmussen, C. E., Williams, C. K. I., Gaussian Processes for Machine Learning, The MIT Press, 2006.
40. Bi, Q. W., Wang, Q. X., Wang, H., Study on Bond Properties of BFRP Bars to Basalt Fiber Reinforced Concrete, Adv. Mater. Res., 163–167, 1251–1256, 2011.
41. Bi, Q., Wang, H., Bond Strength of BFRP Bars to Basalt Fiber Reinforced High-Strength Concrete, Advances in FRP Composites in Civil Engineering, Springer, Berlin, Heidelberg, 576–580, 2011.
42. Krem, S., Soudki, K., Development Length of Carbon- Fiber-Reinforced Polymer Bars in Self-Consolidating Concrete. Design, Production and Placement of Self- Consolidating Concrete, Springer, Dordrecht, 379–391, 2010.
43. Ehsani, M. R., Saadatmanesh, H., Tao, S., Design Recommendations for Bond of GFRP Rebars to Concrete, J. Struct. Eng., 122 (3), 247–254, 1996.
44. Xue, W., Zheng, Q., Yang, Y., Fang, Z., Bond behavior of sand-coated deformed glass fiber reinforced polymer rebars, J. Reinf. Plast. Compos., 33 (10), 895–910, 2014.
45. Yu, N. H., Fan, J. J., Experimental Study of Bond Stress between Concrete and FRP Rebars, Appl. Mech. Mater., 488–489, 774–777, 2014.
46. Yan, F., Lin, Z., Yang, M., Bond mechanism and bond strength of GFRP bars to concrete: A review, Compos. Part B Eng., 98, 56–69, 2016.
47. Jiang, S. Y., Ye, Y., Fei, W., Experiment on the Bonding Performance of BFRP Bars Reinforced Concrete, Appl. Mech. Mater., 174–177, 993–998, 2012.
48. ACI 440.1R-06 Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars, American Concrete Institute (ACI), MI, USA, 2006.
49. Baena, M., Torres, L., Turon, A., Barris, C., Experimental study of bond behaviour between concrete and FRP bars using a pull-out test, Compos. Part B Eng., 40 (8), 784–797, 2009.
50. Quayyum, S., Rteil, A., Bond Strength of FRP Rebar to Concrete : Effect of Concrete Confinement, Proceedings of the 5th International Conference on FRP Composites in Civil Engineering (CICE 2010), Beijing, China, 581– 584, 2010.
51. Aykac, B., Aykac, S., Kalkan, I., Dundar, B., Can, H., Flexural behavior and strength of reinforced concrete beams with multiple transverse openings, ACI Struct. J., 111 (2), 267-278, 2014.

APA	BAŞARAN B, Kalkan I (2021). FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. , 1581 - 1593.
Chicago	BAŞARAN Boğaçhan,Kalkan Ilker FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. (2021): 1581 - 1593.
MLA	BAŞARAN Boğaçhan,Kalkan Ilker FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. , 2021, ss.1581 - 1593.
AMA	BAŞARAN B,Kalkan I FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. . 2021; 1581 - 1593.
Vancouver	BAŞARAN B,Kalkan I FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. . 2021; 1581 - 1593.
IEEE	BAŞARAN B,Kalkan I "FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması." , ss.1581 - 1593, 2021.
ISNAD	BAŞARAN, Boğaçhan - Kalkan, Ilker. "FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması". (2021), 1581-1593.

APA	BAŞARAN B, Kalkan I (2021). FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(3), 1581 - 1593.
Chicago	BAŞARAN Boğaçhan,Kalkan Ilker FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36, no.3 (2021): 1581 - 1593.
MLA	BAŞARAN Boğaçhan,Kalkan Ilker FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.36, no.3, 2021, ss.1581 - 1593.
AMA	BAŞARAN B,Kalkan I FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(3): 1581 - 1593.
Vancouver	BAŞARAN B,Kalkan I FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(3): 1581 - 1593.
IEEE	BAŞARAN B,Kalkan I "FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36, ss.1581 - 1593, 2021.
ISNAD	BAŞARAN, Boğaçhan - Kalkan, Ilker. "FRP donatı-beton aderansı deney yöntemlerinin aderansı etkileyen değişkenlere göre karşılaştırılması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36/3 (2021), 1581-1593.