KOLONLARDA GÜÇLENDİRME YÖNTEMLERİ
Betonarme kolonların güçlendirilmesi onların eksenel yük , moment ve kesme kuvveti taşıma güçlerinin arttırılmasıdır. Bu işlem genellikle ya betonarme kesitin artırılması, kolona yeni donatılı en kesit eklenmesi ya da kolonun çelik bir kafes içine alınarak betona yandan destek verilerek taşıma gücünün arttırılmasıdır. Konulan çelik çerçeve de düşey yük taşıma gücünün artıracaktır.
Betonarme kesitin artırılması ya kolonun bütün çevresinde olur buna ‘’mantolama’’ ya da ‘’gömlek geçirme’’ denir; ya da kolonun yalnızca iki kenarına yeni kesitler eklenir. Bu yöntem de ‘’kanat ekleme’’ olarak nitelenir.
Çelik kafes içine alarak güçlendirmede birbirinden farklı iki malzemenin birlikte çalışması için çelik kafes ile beton arasında tam bir yapışma ve çelik kafesin kolonun eksenel yükünden payı alacak biçimde kirişlere de bağlanmasıdır.




1-MANTOLAMA


Betonarme kolonun betonarme elemanlarla onarımı ya da güçlendirilmesi kolonun beton en kesidinin ve boyuna donatısının artırılmasıdır. Donatı miktar olarak artırılır ancak yüzde olarak aynı kalabilir ya da artırılabilir. Mantolamada üzerinde durulacak ayrıntılar eski ve yeni betonun kaynaştırılması, yeni boyuna donatı ile eski boyuna donatının ankrajı olarak sıralanabilir. Güçlendirmede en önemli nokta kolona eklenen bölüme eski var olan bölümden yük aktarılmasıdır. Mantolamanın temel amacı kolonun düşey yük taşıma kapasitesini artırarak düşey yüklere karşı güvenlik payının yükseltmektedir.

Kolonların mantolanmasında güçlendirilmesinde çok değişik yöntemler mevcuttur.

A)Çelik ile mantolama
B)Beton ile mantolama

A)Çelik ile mantolama
Kolon çelik kafes içine alınması ile taşıma gücü arttırılır. Çatlamış hasarlı betonarme kolonlarda benzer olarak kirişlerdeki gibi reçineler ve çimento şerbeti kullanılabilir. Az hasarlı donatıların burkulmamış, betonu gevşemiş kolonlarda, gevşek kısımlar kaldırılarak yeni beton dökülür. Kolonların güçlendirilmesinde, taşıyıcı sistem mukavemetleri, kolonların süneklilikleri (düktilitesi), rijitlikleri arttırılabilir. Kolonlardaki kesit artışından, rjitliğin artması yanında bir çok yeni problemler çıkabilir.

B)Kolonlar beton ile mantolama


Mantolamanın amacı, kolonun düşey yük taşıma kapasitesinin arttırılmasıdır. Kolonların mantolanması yanal rijitliği arttırır, yapının titreşim periyodu değişir ve yapıda daha büyük atalet kuvvetleri gelebilir. Kolonlarda oluşan hasar dercesine göre kirişlerde olduğu gibi, bir veya birkaç yönden mantolama yapılabilir. Mantolamada minimum beton kalınlığı 10 cm den az olmamalıdır. Mevcut betonla yeni dökülecek betonun kaynaşmasının temin edilmesi için eski beton yüzü pürüzlendirilir, suyla ıslatılır, varsa açıtla olan eski donatı ve betona fazla zarar vermeden açılan boyuna donatı ve etriyeler ile yeni konulan donatılar, etriyeler kaynakla birbirine bağlanabilir. Kolonlardaki hasar durumuna göre onarımdan önce ahşap ve çelik konstrüksiyonla almak gerekebilir. Neticede kolonun eksenel yük taşıma kapasitesi artar. Kat döşemeleri delinmek suretiyle yapılan mantolamada, boyuna donatılar bir üst kata çıkarıldığı için, kolonun hem eksenel yük hem de eğilme momentine göre dayanım, döşemeler arasında kalan mantolamada ise eksenel yüke ilave olarak kesme kuvveti taşıma kapasitesi de artar.







2-ESKİ VE YENİ BETONU KAYNAŞTIRMA

Kolon güçlendirmesinde kolonun üzerinde hasarlı bölümler etriyeler ve boyuna donatı ile belirlenen kolon ‘’ çekirdek’’ bölümünde kadar kazınmalıdır. Eski beton varsa basınçlı ile yıkanarak toz ve gevşek malzemeden temizlenmelidir. Mantolama sırasında eklenen yeni bölümlerin kalınlığı 5 ya da 10 cm olacaktır. 5 cm kalınlığında gömlek geçirme ile küçük kolonlarda (25*25 cm) % 96, büyük kolonlarda (40*40 cm) %56 kadar en kesit artışı olmaktadır. Buna karşılık 10 cm’lik gömlek geçirme ile küçük kolonlarda %224, büyük kolonlarda ise %125 en kesit artışı sağlanmaktadır. Bu açıdan pek çok durumda 5 cm gömlek geçirme ile önemli miktarda düşey yük taşıma kapasitesi artışı sağlanabilecektir.

Eski ve yeni kaynaştırmak için daha önce Bölüm -8.2’de ‘’eski ve yeni betonu kaynaştırma’’ yöntemleri kullanılabilir. Var olan kolonun betonunda açılacak dişlerin kuvvet aktarmaya olumlu etkisi vardır. Eski ve eni betonu kaynaştırmak için betonda diş açılması yanında şekil 10.1 ‘de gösterilen biçimde eski kolonun çekirdeğinin içinde geçen çiroz etriyeler de yararlı olur.

3-DONATILARIN BAĞLANMASI VE ANKRAJ

Kolonun eski ve yeni mantolanan bölümdeki donatıları arasındaki bağlantı şekil 10.2’de verilen yöntemlerle yapılabilir. Şekil 10.2’den görüleceği gibi donatıların birbirine bağlantısı şekil 9.2’de verilen esnek ya da rijit bağlantıdan biri olacaktır. Rijit bağlantı 5 cm kalınlığında, esnek bağlantı ise 10 cm kalınlığında gömlek geçirmede uygulanmalıdır.

Kolon güçlendirmesinin bir başka ayrıntısı da kolon boyuna donatılarının ankrajıdır. Bodrum katta mantolanan bölümün boyuna donatıları temel pabucunda açılacak yuvalara şekil 8.21’de gösterilen biçimde özel harçlı olarak yerleştirilebilir. Şekil 10.3’de mantolama işleminin üst katlarda da yapılması durumunda kat düzeyini geçerken boyuna donatıların bindirme ayrıntısı verilmektedir.

Mantolama işlemi üst katta devam etmiyorsa kolon boyuna donatılarının üst uçlarının ankrajlanmasında şekil 10.4 ‘de gösterilen yöntemler uygulanabilir.Şekil 10.4’de sol tarafta görülen yöntem mekanik ankraj olarak nitelenebilir.Sağ taraftaki yöntem ise betonun içinde ankraj olarak nitelenebilir. Burada da boyuna donatının bindirildiği yerlerde kaynaklanması gerekir. Şekil 10.5’de ise köşebentlerle kaynaklı olarak yapılan bir başka tür kolon boyuna donatısını ucunun mekanik ankraj biçimi verilmektedir.



Güçlendirme için yeniden eklenen bölümlerle enine donatıların bağlanması ve betonu ve boyuna donatıları sıkı sarması gerekir. Bilindiği etriyelerin boyuna donatıların burkulmalarını önlemek ve gerilmelerini taşımak betonu sararak yanal destek sağlayarak basınç dayanımını arttırmak gibi görevleri vardır bunun için yeniden sarılan etriyelerde bir bolluk olması gerekir.Bu amaçla konulacak etriyelerin uçlarında bindirmeli kanca yerine kaynak ya da bulonla sıkıştırılmalı bağlantı yapmak daha etkili olacaktır. Bu ayrınlar şekil 10.6’da verilmektedir. Bu arada enine donatının dairesel fret biçiminde olması daha etkilidir.



Kolona eklenecek yeni mantoda etriye ve boyuna donatı olarak hasır çelik de kullanılabilir. Şekil-10.7’de eklenen yeni beton kesitte hasır çelik kullanılmış en kesit görünüşü verilmektedir. Bu biçiminde şekil-10.9’da gösterilen kolonun kesme kuvveti taşıma gücünü arttırmaya ön gören bir onarım için uygundur.



4-BETONARME KOLONLARIN ‘’ KANAT ‘ EKLENEREKGÜÇLENDİRİLMESİ

Kolonlarda uygulanan bir başka güçlendirme biçimi kolonun iki yanına kanat biçiminde perde duvar eklenmesidir. Şekil- 10.11. bu yöntem ile perdenin yatay donatısı kolonun yatay donatılarına kaynaklanmaktadır. Daha sonra betonlama ile eski kolon betonunun yani perde betonu ile tek parça olarak birlikte çalışması sağlanmaktadır.
Kanat eklenerek takviye edilmiş kolonlar üzerinde Ohkuba (1991) tarafından yapılan deneylerde kanatsız ve kanatlı kolonun yatay yükler altında davranışı incelenmiştir. Kanat eklenmiş kolonlar ya eğilme etkisinden ya da kesme etkisinden kırılmaktadır. Kolonlara kanat eklenmesi ile hem moment hem de kesme kuvveti taşıma gücü 23 kat artmaktadır. İnce olan kantlardaki basınç bölgesi betonunun etriyelerle kısıtlanması oldukça güç olduğu için genellikle süneklik artışı az olmaktadır.
Ancak Bush ve diğerleri (1986) yaptıkları deneylerde kolona ekledikleri kanatlar kolon kalınlığında olduğu (şekil-10.12) ve çekirdek betonu etriyeler ve boyuna donatı ile iyi sarıldığı ve de eklenen bölüm ile eski bölümler arasında tam bir yapışma sağladıkları için yüksek süneklik gerçekleşmiştir (şekil-10.13). bu nedenle kolonlara kanat eklenerek dayanım ve sünekliğin artırılması için;
a) eklenen kanatlarla kolon bir perdeye dönüştürülmeli,
b) kanatların uçlarında özel olarak kısıtlanmış uç elemanları olmalı
c) kanatların kalınlığı uçlardaki beton çekirdek alanının etriyelerle kısıtlayabilecek kadar olmalı
d) kanat çekirdek betonu alanı toplam kanat alanına yakın olmalıdır.




Kanat eklenmiş kolonların davranışı başlangıçta perde duvar davranışına yaklaşmakta daha sonra kanatların hasarının gelişmesinden sonra kanatsız kolonun davranışına yaklaşmaktadır(şekil-10.14).



5-ÇELİK KAFES İÇİNE ALINARAK GÜÇLENDİRME

Betonarme kolonların güçlendirilmesi kolonu profil demirlerle bir kafese alma yöntemi ile de yapılabilir (şekil-10.15)bu yöntem ile kolonun moment ve eksenel yük taşıma kapasitesinde önemli bir artış olmamaktadır. Ancak çabuk yapılabilen ve hasarlı kolonun artçı depremlerde daha çok hasar görmesini önleyen ve kolonun paralanıp dağılmasını engelleyen ve kolon betonuna yanal destek vererek dayanımı artıran bir onarım askıya alma yöntemi olarak uygulanabilir. Kolonun çevresine yapılacak çelik kafes de köşebent ya da lama kullanılabilir(şekil-10.16). Çelik kafes ile betonun birbirine çok sıkı dokunması gerekir.

6-ENJEKSİYON

Kolonlarda enjeksiyon işlemlerinin yapılması, yeni ve eski betonlar arasında aderansın tam olarak sağlanması için, beton örtüsü kısmen kırılır beton yüzeyi pürüzlendirilir. Betonarme kesitlerin onarımında kullanılan epoksi reçineler tipinde bağlayıcı malzemelerin çekme gerilmeleri 200 kg/cm ye kadar ulaşmaktadır. Beton yüzeyleri epoksi ile tutkallanır, enine ve ilave boyuna donatılar kaynakla, çelik bağlantılarla, çelik dübellerle bağlanarak gerekli aderans temin edilir. Enine sargı donatısı, etriyeler sık aralarla konularak düktilite arttırılır. Sadece onarım gerekli ise başlangıçta kesit alanı korunur. Kolonda güçlendirme gerekirse, kolon kesit alanı büyütülür. Yapı taşıyıcı sistemi yıkılmadan, kolonlar hafif, orta ve ağır hasar görebilirler.Betonda kırılma veya donatıda hasar olmaksızın çeşitli çatlaklar, betonun ezilmesi, donatı burkulması, etriyelerin açılması olabilir. Sıklaştırılan etriyeler, kolon sünekliliğini arttırır.