Düşük ve yüksek dayanımlı lifli betonların çarpma etkisi altında mod I mod II kırılma geçişinin incelenmesi
Investigation of mod I mod II fracture transition of low and high strength fiber concretes under impact
Yazar: YOUSIF MAHMOOD FATEH ALWINDAWI
Danışman: PROF. DR. ABDUSSAMET ARSLAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Betonarme elemanların dinamik yükleme altında önemli sorunlara neden olmaktadır. Bu nedenle betonarme kiriş elemanlarının ani yükleme altında davranışının incelenmesi ve bilinmesi ortaya koyulmalıdır. Bu çalışmada lifsiz, çelik lifli takviyeli, orta dayanımlı ve iki sınıf yüksek dayanımlı kiriş betonların Mod-I ve Mod-II kırılması üzerine deneysel çalışma yapılmıştır. Araştırmada iki türden mikro çelik lif, silis dumanı, silis kumu, süper akışkanlaştırıcı, yüksek dayanımlı beyaz çimento ve normal portland çimentosu kullanılarak 550x140x70 mm boyutlarında kiriş numuneler üretilmiştir. Çelik lif, beton ağırlığının %0; 0,75; 1,5 ve 2,25 oranlarında kullanılmıştır. Kiriş ortasında ve kiriş merkezinden 40, 80 ve 120 mm uzaklığında bir dizi çentikler açılmıştır, çentikler kiriş yüksekliğinin üçte biri kadar (45 mm) derinlikte açılmıştır. Kirişler üç nokta eğilme test düzeneğinde ani yükleme altında test edilmiştir. Kirişlerin kırılma davranışını anlamak üzere, kirişin üç noktasına ivmeölçerler yerleştirilmiş. Oluşacak çatlak yörüngelerini takip etmek için, çentik ucundan ve ani yükleme noktası arasındaki oluşacak yörünge (1080p at 240 fps) kamara ile kaydedilmiştir. Betonun kırılma tokluğu, çatlak yörüngeleri ve kırılma enerjisi için test sonuçlar edilmiştir. Farklı lif oranlarına sahip beton kirişler için çatlak yörüngeleri incelenmiştir. Kırılma tokluğu değerleri, lifli betonlar için lifsiz betona göre daha yüksek olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
Reinforced concrete elements cause significant problems under dynamic loading. For this reason, it is necessary to examine and know the behavior of reinforced concrete beam elements under impact loading. In this study, an experimental study was conducted on Mode-I and Mode-II fracture of plain concrete, steel fiber reinforced concrete, normal strength (NSC) and two class of high strength concrete (HSC) beams. Beam samples of 550x140x70 mm were produced using two types of micro steel fiber, silica fume, silica sand, superplasticizer, Portland cement with high initial strength and normal portland cement. Steel fiber was used at the rates of 0%; 0,75; 1,5 and 2,25 of the concrete weight. A series of notches were located in the middle of the beam span and at a distance of 40, 80 and 120 mm from the beam center, the notches depth is 45 mm. Beams are tested under impact loading in a three-point bending test setup. In order to understand the fracture behavior of the beams, Accelerometers are placed at three points of the beam. To follow the crack trajectories that will occur, the trajectory between the notch tip and the impact loading point will be recorded with (1080p at 240 fps) camera. The test results for the fracture toughness, crack trajectories and fracture energy of the concrete were tested. Crack trajectories were investigated for plain and with different fiber ratio concrete. Fracture toughness values were observed to be higher for fiber reinforced concrete than for plain concrete.