Ultra yüksek performanslı beton içeren kirişlerin kesme davranışında karma çelik lif kullanımının etkisi

Abstract

Ultra Yüksek Performanslı Beton (UYPB), geleneksel betonlar ile karşılaştırıldığında üstün mekanik özelliklere sahip yeni nesil bir beton türüdür. UYPB çok ince malzemelerin kullanılması ve düşük su/bağlayıcı oranı nedeniyle çok yüksek basınç dayanımına ve durabiliteye sahiptir. Mevcut çalışmalarda UYPB'un çekme etkisi altındaki yüksek dayanımı ve deformasyon kapasitesi ile çatlak kontrolü özelliği sonucu betonarme kirişlerin kesme dayanımına katkısı ortaya konmuştur. Ayrıca, farklı tipte liflerin birlikte karma olarak kullanılmasıyla oluşan sinerjik etki nedeniyle tek tip lif kullanımına göre avantajları malzeme bazında pek çok çalışmada ortaya konulmasına karşın yapısal elemanlarda karma lif kullanımı ile ilgili çalışmalar oldukça sınırlıdır. Bu çalışmada, UYPB ile üretilen I enkesitli betonarme kirişlerin kesme davranışı üzerinde karma çelik lif kullanımının etkisi iki aşamadan oluşan deneysel bir programla incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, karma çelik lif kullanımının malzeme bazındaki etkisi temel mekanik özellikler için gerçekleştirilen testler ile incelenmiştir. İkinci aşamada ise kesme davranışının değerlendirilmesi amacıyla tek tip ve karma çelik lifli UYPB karışımları kullanılarak I enkesitli betonarme UYPB kirişler üretilmiş ve kesme etkin yükleme altında test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, lif miktarının artması ile basınç ve yarmada çekme dayanımlarının arttığını göstermiştir. UYPB karışımlarının eğilmede çekme dayanımları bakımından en iyi performans hacimce %2.0 oranında tek tip lif kullanımında elde edilmiştir. I enkesitli kirişlerin testleri sonucunda çelik lif kullanımının kesme dayanımını belirgin şekilde arttırdığı görülürken, hacimce %2.0 lif kullanımında kesme kırılması önlenebilmiştir. Deneysel çalışma sonucunda incelenen parametreler açısından karma çelik lif kullanımının belirgin bir avantajı belirlenememiştir.

Ultra High Performance Concrete (UHPC) is a new generation concrete with superior mechanical properties compared to conventional concretes. UHPC has very high compressive strength and durability compared to conventional concrete due to the use of ultra fine materials and the low water to binder ratio. Existing studies have demonstrated the contribution of UHPC to shear strength of reinforced concrete beams as a result of its high strength, deformation capacity and cracking control under tension. In addition, although the advantages of using different types of fibers together as hybrid form due to the synergistic effect over the use of single fiber type have been revealed in many material-based studies, studies on the hybrid fiber use in structural members are very limited. In this study, the effect of the hybrid steel fiber use on the shear behavior of I-section reinforced concrete beams produced with UHPC was investigated with an experimental campaign consisting of two stages. In the first stage, the effect of hybrid steel fiber use on the basic mechanical properties was investigated with the material-based tests. In the second stage, in order to evaluate the shear behavior, I-section reinforced concrete beams were produced using UHPC mixtures with mono and hybrid steel fibers and tested under shear effective loading. The results showed that the compressive and splitting tensile strengths increased with increasing fiber content. The best performance in terms of flexural tensile strength of UHPC mixtures was obtained with the use of 2.0% mono fiber by volume. As a result of the tests of I-section beams, it was observed that the use of steel fibers significantly increased the shear strength, while shear failure could be prevented with the use of 2.0% fiber by volume. As a result of the experimental study, no significant advantage of the hybrid fiber use could be determined in terms of examined parameters.