Karbon Fiber ya da Karbon Elyaf, son yıllarda pek çok alanda karşımıza çıkmaktadır. Peki, nedir bu karbon fiber, özellikleri nelerdir, hangi ülkeler üretmektedir?
Karbon Fiber ya da Karbon Elyaf, 40 yıllık bir gelişim süreci sonucunda pek çok alanda kendine yer bulmuştur. Karbon Fiber, uzun yıllardır; otomotiv, uzay ve havacılık sektörü gibi birçok sektörde kullanılmaktadır. Son yıllarda üretim maliyetinin düşmesiyle birlikte daha fazla alanda kullanılmaya başlandı buna örnek olarak Arçelik’in buzdolabı üretiminde kullanması gösterilebilir.
Karbon fiber, çelikten 4.5 kat hafif olmasına rağmen 3 kat daha mukavemetlidir. Bu özelliği sayesinde birçok sektörde kullanılmaya başlanmıştır. Spor otomobillerin şase ve birçok parçasında kullanılan karbon, daha hafif ama daha sağlam otomobil üretmek için en iyi malzeme olarak gösteriliyor.
Karbon Fiber Özellikleri:
- Düşük yoğunluk
- Hafiflik
- Korozyon direnci
- Kolay üretim yöntemi
- Düşük sürtünme katsayısı
- Yüksek mukavemet
Karbon Fiber Kullanım Alanları
- İnşaatlarda yapı güçlendirmede
- Havacılık sektörü
- Elektronik araç gereçleri
- Uzay araçları
- Spor malzemeleri
- Otomotiv
- Denizcilik
- İş Ekipmanları
Karbon Fiber Nasıl Üretiliyor
Karbon Fiber, kullanılan hammadde ve üretim aşamalarına göre farklılık göstermektedir. Karbon Fiber, sınıflandırılması yapılırken bu özellikler dikkate alınarak sınıflandırılır. Karbon Fiberin üretiminde; orlon, naylon, katran ve diğer kimyasallar kullanılmaktadır. Karbon fiberin yapılması için işlem kısmen kimyasal ve bir parça da mekaniktir. Prekürsör uzun tellere veya liflere çekilir ve daha sonra oksijen ile temas etmesine izin vermeden çok yüksek bir sıcaklığa ısıtılır. Oksijen olmadan lif yanmaz. Bunun yerine, yüksek sıcaklık, karbondaki atomların çoğunun dışarı atılmasına kadar fiberdeki atomların şiddetli titreşmesine neden olur. Bu sürece karbonizasyon denir ve uzun, sıkıca oluşan bir lif bırakır.
Karbon Fiber Üreten Ülkeler
Karbon Fiber ya da Karbon Elyaf üretim teknolojisine dünyada sadece 2 firma sahiptir. karbon fiber üreten ülkeler; Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, İngiltere, Almanya, İran, Fransa, Macaristan, Tayvan ve Türkiye’dir. Türkiye dünya da en çok üretim yapan 3. Ülke konumununa yükselmiş bulunuyoruz.
Karbon fiber güçlendirme sistemi ülkemizde son 5 yıldan bu yana ön plana çıkmaktadır. Bu güçlendirme sistemi dünyanın bir çok yerinde kabul edilmiş , onayları , standartları verilmiş hemen hemen bütün ülkelerde kullanılmaktadır.
Yapılarda Karbon Fiber Güçlendirme Sistemleri Kullanım Alanları;
- Genel olarak yapı güçlendirme: Apartman, Konut, Villa, İş Merkezi vb.
- Köprü, Viyadük ,İskele ve Liman güçlendirme.
- Fabrika - Endüstiriyel yapı güçlendirme.
- Çok Katlı Otopark güçlendirme.
- Yığma Duvar, Tank - Silo güçlendirme.
- Tüm yapılarda kolon, kiriş, döşeme ve perde güçlendirmesi.
gibi bir çok taşıyıcı sisteme sahip yapıların hepsinde kullanılan, pratik, kolay, hızlı , ekonomik güçlendirme sistemleridir. Karbon fiber sistemleri , Karbon plaka ve karbon kumaş olarak iki çeşit şekilde uygulanabilir. Güçlendirme yapılacak taşıyıcılar projesine uygun bir şekilde tasarlanır. Taşıyıcılarda öncelikle zayıf parçalar uzaklaştırılır, karbon sistemler yüzeye yapıştırılarak uygulandığı için en önemli kısım budur. Onarım yapılan kısımlar yüksek mukavemetli , yüksek yapışma özelliğine sahip ürünler ile onarılır.
Karbon Fiber Güçlendirme Nasıl Yapılır ?
Karbon fiber ürünler uygulanacak yüzeylere epoksi ile yapıştırılır. Epoksiler , karbon fiber ürünler ile bir bütün şeklinde çalışır. Kullanılan karbon fiberlerin kullanılacak yerine ve cinsine göre epoksi ürünler değişkenlik gösterir. Bu uygulama konusunda uzman ekiplerce yapılmak zorundadır. Uygulama yapılacak taşıyıcılar, Güçlendirme yapılacak yerin ihtiyacına göre tasarlanır. Bu çözümler alanında uzman güçlendirme üzerine profesyonel statik bürolar tarafından yapılır.
Karbon Fiber Güçlendirmeye Nasıl Karar Verilir
Taşıyıcıya hangi sistemin uygulanması gerektiğini statik proje sonucunda ulaşılır. Yapılan güçlendirme sistemi üst üste kat şeklinde de yapılabilir. Mukavemet değerlerini sağlaması yeterlidir. Karbon fiber plakalar taşıyıcılarda daha çok boyuna donatı doğrultusunda uygulanır. Karbon kumaşlar ise genelde taşıyıcılarda etriye görevi görmesi amaçlı kullanır. Önemli olan burada karbon kumaş veya karbon plakanın doğrultusudur. Taşıyıcıdaki donatının doğrultusu ile aynı doğrultuda olması aynı amaç ile kullanılmasına sebep olur. Karbon fiber uygulaması sonra üzerine dilerseniz boya dilerseniz sıva yapabilirsiniz.
Güçlendirme sistemleri arasında en pratik, hızlı ve ekonomik sistem olan karbon fiber uygulaması, yapılarınızda hiçbir şekilde geometrik bozukluk yaratmaz ve Metal güçlendirme gibi hacim kaplamaz, binanıza extra yük bindirmez. Alanında profesyonel ekiplerce yapılan bu uygulama sizler için en uygun güçlendirme sistemi olarak dünyada kendini en ön plana çıkarmış , referansları ile dünyada ve ülkemizde kendini kanıtlamış, en modern güçlendirme sistemidir.
Karbon plaka lif donatılı polimer güçlendirme
Yapısal güçlendirme işleri için karbon lifli plakalar Sistemi. Karbon lif donatılı plakalar beton, ahşap ve yığma yapıların güçlendirilmesi için kullanılan çekilmiş karbon lif donatılı polimer (CFRP) laminatlardır.
Karbon plakalar nerede kullanılır;
Yük artışı ; Döşeme ve kirişlerin yük taşıma kapasitesini arttırmak , Artan aks yükleri dolayısıyla köprülerin kapasitelerinin arttırılması , Ağır makinelerin montajı , Titreşimli yapıların stabilizasyonu , Yapı kullanım amacının değişikliği
Yapı elemanlarının zarar görmesi ; Özgün yapı elemanlarının hasar görmesi , Çelik donatının korozyonu , Araç çarpması , Yangın , Depremler
Servis şartlarının iyileştirilmesi; Sehimin azaltılması , Çelik donatılardaki gerilmelerin azaltılması , Çatlak genişliklerinin azaltılması
Yorulma etkisinin azaltılması Yapısal sistemdeki değişiklikler: Duvar veya kolonların kaldırılması , Boşluk açmak amacıyla döşemelerin kesilmesi
Şartname değişikliği: Depremler , Tasarım yöntemlerindeki değişiklikler
Tasarım veya yapım kusurları: Yetersiz donatı miktarı , Kesitteki yetersiz faydalı yükseklik
2007 Deprem Yönetmeliği öncesinde yapılan binalarda kolon ve kirişlerde sıklaştırma bölgesi bulunmamaktadır.
Bu nedenle yeni yönetmeliğe göre yapılan statik analizlerde sargı donatıları yetersiz çıkmaktadır. Bu yöntem ile kolon ve kiriş içinde olması gereken sargı donatısı, bantlar kullanılarak elemanın dışında sağlanıyor. Bu şekilde kolonun hem eksenel yük kapasitesi arttırılıyor hem de daha yüksek süneklik elde ediliyor. Çelik manto, katlar arası süreklilik sağlanamadığı için kolonun eğilme kapasitesine bir katkı sağlamamaktadır.
Yapımız için yapılan statik analiz sonuçlarına göre sadece yatay yüklere kesitler yetersiz geliyorsa karbon fiber ve ya çelik il güçlendirme uygulanabilirken, eğer düşey yükler altında da kesitler yetersiz geliyorsa betonarme güçlendirme yöntemi tercih edilmelidir.
Güçlendirme projesi yapılmadan önce kullanım amacı ve ihtiyaçlar belirtilmelidir. İlave ölü yük, hareketli yük ve ya dinamik yük etkisi oluşacaksa projelendirme bu yeni duruma göre yapılmalıdır.
Karbon elyaf kullanarak alınan basma mukavemetine örnek video linki: https://www.youtube.com/watch?v=_9cikJHJynl
Henüz ülkemizde Karbon Elyaf Güçlendirmesi hakkında bir standart oluşturulmamıştır ancak bazı ülkelerdeki standartlar aşağıda yer almaktadır; Almanya: Deutsches Institut für Bautechnik Z-36.12-29, 2002. Fransa: CSTB – Avis Technique 3/07-502. Norveç: NBI Teknisk Godkjenning, NBI Teknik Onayı, No. 2178, 2001, (Norveççe). Slovenya: ZAG, Teknik Onay No. S418/99-620-2, za uporabo nacina ojacitev armirano betonskih in prednapetih elementov konstrukcij z dolepljenjem lamel iz karbonskih vlaken Republiki Sloneniji (Sloven dilinde). Slovakya: TSUS, Yapı test ve araştırma enstitüleri, Teknik Onay No. 5502A/02/0633/0/004, 2003: Systém dodatocného zosilnovania zelezobetonovych a drevenych konstrukcil (Slovakça). Polonya: Instytut badawczy drog i mostow, teknik onay No. AT/2003-04-0336, System materialow wzmacniania konstrukcji obiektow mostowych (Polonyaca). Fib, Technical Report, bulletin 14: Betonarme Yapılar için Dışarıdan Yapıştırmalı FRP Donatılar, Temmuz 2001 (Uluslararası). ABD: ACI 440.2R-02, Betonarme Yapıların Güçlendirilmesi için Dışarıdan Yapıştırmalı FRP Sistemlerin Tasarım ve Yapım Rehberi, Ekim 2002, (ABD). İngiltere: Concrete Society Technical Report No. 55, Fiber Kompozit Malzemeler Kullanılarak Betonar Yapıların Güçlendirilmesi için Tasarım Rehberi, 2000 (UK). İsviçre: SIA 166, Klebebewehrungen, 2003 /2004 (CH). İtalya: CNR-DT 200/2004 – Mevcut yapıların güçlendirilmesi için Dışarıdan Yapıştırmalı FRP Sistemlerin tasarım ve yapım rehberi
