Geleneksel beton ve ultra yüksek performanslı lifli beton içeren kozmopit kirişlerin eğilme davranışının deneysel incelenmesi

Abstract

Çalışmada, betonarme kirişlerde Ultra Yüksek Performanslı Lifli Beton (UYPLB) ve normal dayanımlı Geleneksel Betonun (GB) kompozit olarak kullanımının deneysel incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla basınç bölgesinde UYPLB, diğer bölümünde GB içeren kompozit betonarme kirişler üzerinde dört noktalı eğilme testleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada on sekiz dikdörtgen enkesitli (100x150x1500mm) kiriş test edilmiştir. Hacimsel olarak %2.0 oranında mikro çelik lif (0.6mm/13mm) içeren UYPLB kullanılmıştır. Kompozit kirişlerin basınç bölgesinde iki farklı kalınlıkta UYPLB tabakası kalınlığı için inceleme yapılmıştır. %1.22-%5.05 arasında değişen çekme donatısı oranları için parametrik inceleme yapılarak, kirişlerde yeterli sünekliğin sağlanabildiği yüksek donatı oranları belirlenmiştir. Böylece, maliyeti yüksek olan UYPLB’nin az miktarda kullanımı ile yüksek eğilme kapasitesine sahip kirişlerin elde edilmesi hedeflenmiştir. Deneysel çalışmada, kompozit kirişlerle aynı özelliklerde salt GB içeren kirişlerle karşılaştırmalar yapılarak kompozit kirişlerin sağladığı avantajlar (süneklik, kapasite, rijitlik, çatlak dağılımı) ortaya konmuştur. Çalışmada ayrıca, deneysel verilere dayanarak kompozit kirişlerin eğilme tasarımı için geleneksel betonarme esaslarının geçerliliği nümerik olarak irdelenmiştir. Sonuç olarak, ekonomik miktarda UYPLB kullanımı ile yüksek eğilme kapasitesine sahip sünek UYPLB-GB kompozit kirişlerin üretilebileceği görülmüştür. Çalışmada incelenen kirişlerde, %5’lik donatı oranı için 5 cm’lik UYPLB tabaka kalınlığının yeterli olduğu belirlenmiştir. İncelenen kompozit kirişlerde geleneksel betonarme eğilme tasarımı yaklaşımı yüksek donatı oranları için deney sonuçları ile uyumlu sonuçlar verirken, düşük donatı oranlarında önemli farklar oluşmuştur. Bu nedenle önerilen kompozit uygulama için yeni sayısal yaklaşımların geliştirilmesi gerektiği düşünülmektedir.

In the study, it was aimed to experimentally investigate the composite use of Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) and normal strength Conventional Concrete (CC) in RC beams. For this purpose, four-point bending tests were carried out on the composite RC beams consisting of UHPFRC (at the compression region of the beam) and CC (at the other region of the beam). Eighteen beams with rectangular cross section (100x150x1500 mm) were tested. The straight micro steel fiber (0.6mm/13mm) in the volumetric ratio of 2.0% was used in the UHPFRC layers. Two different thicknesses (3 cm and 5cm) of UHPFRC layer were investigated in the compression region of the composite beams. By making parametric study for the ratio of tensile reinforcements (ranging from 1.22% to 5.05%), high reinforcement ratios where sufficient ductility can be achieved in beams were determined. In this way, it was aimed to obtain beams with high flexural capacity by using the small amount of UHPFRC which has a high cost. In the experimental study, the advantages of composite beams (ductility, flexural capacity, stiffness, cracking pattern) were indicated by coMParing the CC beams (reference beams) with the same characteristics. Based on the experimental results, the conventional flexural design approach was evaluated for the composite beams. As a result, it has been concluded that ductile UHPFRC-CC composite beams with high flexural capacity can be produced with the use of economical amount of UHPFRC. In the investigated beams, it was determined that the thickness of 5 mm (1/3 of the cross-sectional height) UHPFRC layer was sufficient for the 5% reinforcement ratio. In the composite beams, the traditional RC flexural design approach yielded the results consistent with the test results for high reinforcement ratios, while significant differences were obtained in the low reinforcement ratios. Therefore, it is thought that new numerical approaches should be developed for the proposed composite application.