Lif katkılı betonarme kirişlerin deneysel ve sayısal incelenmesi Experimental and numerical investigation of fiber reinforced concrete beams

ÖZETBu çalışmada, kanca uçlu çelik ve polipropilen liflerin çift donatılı betonarme kirişlerin eğilme davranışı üzerindeki etkileri deneysel ve sayısal tekniklerle incelenmiştir. Bu amaçla laboratuvar koşullarında iki gruptan oluşan toplam sekiz adet büyük ölçekli kiriş numunesi imal edilmiştir. Daha sonra doğrusal artan yük altında üç nokta eğilme testleri yapılmıştır. Gruplardaki kirişler 0.86 ve 1.30 olmak üzere iki farklı çekme donatı oranına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Seçilen oranlar, eğilme veya kesme kritik kiriş davranışına yol açmıştır. Sekiz numuneden üçü kontrol numunesi olarak üretilmiş ve herhangi bir lif katkısı içermemiştir. Kirişlerin geri kalanı hacimce 0, 0.5 ve 1.0 çelik veya polipropilen (PP) life sahiptir. Deneysel sonuçlar, görece yüksek oranda boyuna donatı oranına sahip numunelerde (B1 serisinde olduğu gibi), 0.5 oranında çelik veya PP lif kullanımının eğilme kapasitesine herhangi bir katkıda bulunmadığını

ancak bunun yerine, kesme kapasitesini artırarak mevcut eğilme kapasitesinin tümüyle kullanılmasına imkan verdiği göstermiştir. Bununla birlikte, çelik lif oranı 1.0' a yükseltildiğinde, her iki kiriş grubunda da eğilme kapasitesi 10 artmıştır. Deneysel çalışmadan sonra kirişler Değiştirilmiş Basınç Alanları Teorisi (İng. Modified Compression Field Theory, MCFT) temelli doğrusal olmayan sonlu elemanlar yazılımı VecTor2 kullanılarak nümerik olarak modellenmiştir. Akma öncesi eğilme rijitliği ve akma ile yük taşıma kapasitelerinin etriye ve çelik liflere sahip kiriş deneyleriyle uyumlu sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.ABSTRACTIn this study, the effects of hooked end steel and polypropylene fibers on the behavior of doubly reinforced concrete beams subjected to flexure was studied using experimental and numeric techniques. For this purpose, a total of eight large scale beam specimens consisting of two groups were manufactured in the laboratory conditions. Afterwards, three-point bending tests were carried out under monotonically increasing load. The beams in the groups were designed to have two different tensile reinforcement ratios as 0.86 and 1.30. Selected ratios led to either flexural or shear critical beam sections. Three out of eight were produced to be control specimens and did not have any fiber additive. Rest of the beams had 0, 0.5 and 1.0 steel or polypropylene (PP) fibers by volume. Experimental results revealed that existence of 0.5 either type of fiber in densely reinforced specimens (B1 series) contributed on shear strength and allowed flexural capacities to be fully used instead of an enhancement in the capacity. However, when the steel fiber ratio increased to 1.0, flexural capacity was improved by 10 for both type of beams. After the experimental study, the beams numerically modelled using Modified Compression Field Theory (MCFT) based nonlinear finite element method using VecTor2 software. Flexural stiffness before yielding a nd yield strength with load carrying capacities were found out to be consistent with that of experiments specifically for the beams having stirrup and steel fibers.