Çelik lifli betonun çekme ve basınç altındaki davranışı

Abstract

Çelik lifli beton, içinde belirli uzunluktaki çelik liflerin gelişigüzel ve düzgün bir şekilde yayılımı ile elde edilen bir beton karışımıdır. Liflerin kalitesi ve miktarı betonun mekanik özelliklerini etkilemektedir. Çelik liflerin betona katılması, betonun çekme tokluğunu ve sünekliğini arttırdığı, basınç dayanımını da ufak da olsa iyileştirdiği genel olarak kabul edilmiştir. Betonun kırılmasından sonra çekme gerilmelerinin lifler arasındaki dağılımı sağlandığından dolayı çelik liflerin yararı daha belirgin olarak görülmektedir. Bu araştırmanın amacı, çelik lifli betonun çekme ve basınç altındaki davranışının, konvansiyonel ve çelik lifli beton kullanılan çeşitli numuneler üzerinde uygulanan yükleme deneyleri ile incelenmesidir. Deney numuneleri basınç silindirlerinden (100×200 ve 150×300 mm), prizmatik eğilme dayanımı elemanlarından (150×150×600 mm) oluşmaktadır. Ayrıca çelik donatıyı çevreleyen prizmatik beton numuneler üzerinde çekme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çelik donatı çevresindeki prizmatik numuneler için gerçekleştirilen çekme deneylerinde beton prizmaların uzunlukları (500, 1000, ve 1500 mm) ve kesit boyutları (60×60, 100×100,150×150, 200×200 mm) değişkenler olarak uygulanmıştır. Yük-deformasyon davranışları elde edilmiş ve çelik lifli betonun basınç ve çekme altındaki gerilme-birim uzama ilişkileri bulunmuştur. Prizmatik eğilme numunelerinden elde edilen yük-deformasyon davranışları, bu araştırmada bulunan basınç ve çekme altındaki gerilme-birim uzama ilişkileri kullanılarak tahmin edilen yük deformasyon davranışları ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca literatürde bulunan farklı gerilme-birim uzama modelleri kullanılarak davranışlar yeniden tahmin edilmiştir.

Steel fiber reinforced concrete (SFRC) is a concrete mixture containing discontinuous, discrete steel fibers that are randomly dispersed and uniformly distributed. The quality and quantity of steel fibers influence the mechanical properties of concrete. It is in general accepted that the addition of steel fibers significantly increases tensile toughness and ductility, also slightly enhances the compressive strength. The benefits of using steel fibers become apparent after concrete cracking because the tensile stress is then redistributed to fibers. The objective of this study is to investigate the compressive and tensile behavior of steel fibers in reinforced concrete by conducting an experimental program consisting of load testing on various specimens made from conventional concrete (CC) and steel fiber reinforced concrete (SFRC). Test series consisted of cylindrical compression (100×200 and 150×300 mm) and prismatic modulus of rupture (150×150×600 mm) specimens. Tensile tests on reinforcing bars surrounded by prismatic concrete specimens were also performed. The variables used in these tests were lengths (500, 1000, and 1500 mm) and cross-sectional dimensions (60×60, 100×100,150×150, 200×200 mm) of the prismatic concrete specimens around reinforcing bar. Load-deflection behaviors were obtained and evaluated to develop the compressive and tensile stress-strain relationships of SFRC. Experimental load-deflection relationships obtained from modulus of rupture tests were compared to the predicted load-deflection curves determined using compressive and tensile stress-strain curves obtained in this research. Also the stress-strain relationships available in the literature were used predict the behavior.