Çelik lifli beton panellerin düzlem dışı yükleme altında davranışı

Abstract

Dayanıklılığı, yangına karşı direnci, su geçirmezliği, ekonomik üretimi, enerji verimliliği, yerinde imalat gibi özelliklerinden dolayı beton en sık tercih edilen yapı malzemesidir. Betonun çekme dayanımının basınç dayanımına göre daha az olması ve bu olumsuz özelliğin giderilmeye ve/veya azaltılmaya çalışılması için yapılan araştırmalar bazı gelişmelerin ortaya çıkmasına sebep olmuştur. Bu gelişmelerden birisi de lifli betonların üretilmesidir. Beton içerisinde yaygın olarak kullanılan lifler üretildikleri malzemeye göre; çelik, polipropilen, karbon ve alkali dirençli cam liflerdir. Bunlardan en sık kullanılanı çelik liflerdir. Yapısal uygulamalarda çelik lifli beton sadece kırılmayı önlemek için kullanılmaz, aynı zamanda betonun patlama gibi dinamik yükleme ve darbe mukavemetini arttırmak ve malzemenin dökülme, parçalanma ve dağılmasını önlemek için de betona çelik lif ilave edilir. Bu çalışmada, çelik lifli beton panellerin basınç-yer değiştirme ilişkisine etki eden parametrelerin öneminin araştırılması amaçlanmıştır. Panel kalınlığı, panel boyutları, malzeme türü ve panellerin sınır koşulları incelenen parametrelerdir. Çalışmada kullanılacak olan çelik lifli beton model, çeşitli standartlar ve literatür araştırmaları sonucunda elde edilmiş ve literatürdeki deneysel sonuçlar ile doğrulanmıştır. Çelik lifli beton paneller yüzey basıncına maruz bırakılmış ve sonuç olarak kalınlık ve lif oranı arttıkça nihai taşıma kapasitesinin arttığı gözlemlenmiştir. Panellerin sadece köşe noktalarında desteklenmesinin yeterli olmayabileceği, ara desteklere ihtiyaç duyulduğu belirlenmiştir. Destek aralığı azaldıkça, yüzey basıncına olan direnci artmıştır. Beton malzemesinde çelik lif miktarının artmasının dayanım, sehim ve süneklik değerlerini arttırdığı sonucuna varılmıştır. Sunulmuş olan çalışmanın ana çıktısı ise çelik lifli beton panellerin basınç-yer değiştirme ilişkisini öngörmek üzere nümerik bir modelin elde edilmesi olmuştur. Önerilen matematiksel model ile analiz sonuçları karşılaştırıldığında aralarında anlamlı bir ilişkinin olduğu görülmüştür.

Concrete is the most preferred building material due to its durability, fire resistance, waterproofing, economical production, energy efficiency and on-site manufacturing. The research carried out to reduce the tensile strength of concrete compared to the compressive strength and to try to eliminate and/or reduce this negative feature have led to some developments. One of these developments is the production of fiber concrete. Fibers commonly used in concrete, according to the material from which they are produced, steel, polypropylene, carbon, and alkali resistant glass fibers. The most commonly used of these are steel fibers. In structural applications, steel fiber concrete is not only used to prevent failure, but also to increase the dynamic loading and impact strength of concrete such as explosion, and to prevent shedding, fragmentation and dispersion of the material, steel fiber is added to the concrete. In this study, it is aimed to investigate the importance of parameters affecting the pressure-displacement relationship of steel fiber reinforced concrete panels. Panel thickness, panel dimensions, material type and boundary conditions of the panels are the parameters examined. The steel fiber concrete model to be used in the study has been obtained as a result of various standards and literature research and has been confirmed by the experimental results in the literature. Steel fiber concrete panels were subjected to surface pressure and as a result, it was observed that the as the thickness and the fiber ratio increased, the ultimate bearing capacity increased. It was determined that it may not be enough to support the panels only at the corner points, and intermediate supports are needed. As the support spacing decreased, the absorbed surface pressure increased. In addition, it was concluded that the increase in the amount of steel fiber in the concrete material increased the strength, deflection, and ductility values. In addition, another aim of the study is to obtain a mathematical model that will predict the pressure-displacement relationship of steel fiber concrete panels. When the proposed mathematical model and the analysis results were compared, it was seen that there was a significant relationship between them.