Statik ve darbe yükleri altında lifli betonların mekanik özelliklerinin incelenmesi
An investigation on the mechanical properties of fibre reinforced concrete under static and impact loads
Yazar: CENGİZ KIZILIRMAK
Danışman: DOÇ. DR. SERDAR AYDIN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında, çelik lif hacminin, uzunluğunun, görünüm oranının ve uç geometrisinin çelik lifli betonların mekanik özelliklerine etkileri incelenmiştir. İki farklı hacimde, iki farklı uzunlukta, dört farklı görünüm oranında ve üç farklı uç geometrisinde uçları kancalı çelik lifler normal ve yüksek dayanımlı betonların üretiminde kullanılmıştır. Çelik lifli betonların basınç dayanımı, eğilme dayanımı, yük-sehim eğrileri ve kırılma enerjileri belirlenmiştir. Ayrıca, yüksek dayanımlı beton serisinde kiriş örnekler üzerinde ağırlık düşürmeli darbe deneyleri yapılmıştır. Darbe yükleri basit mesnetli çentikli kiriş örneği üzerine ağırlık düşürerek yapılmıştır.

Çelik lifli betonların eğilme dayanımı ve kırılma enerjisinin, kullanılan lifin hacmi, uzunluğu, çekme dayanımı ve kanca sayısındaki artışla geliştiği görülmüştür. Lif uç geometrisinin eğilme dayanımına ve kırılma enerjisine etkisi görünüm oranı yüksek liflerde daha belirgin olmuştur. Görünüm oranı 65 olan 5D türü lifler betonun eğilme dayanımı ve kırılma enerjisinde 3D liflere göre önemli bir artış sağlarken, 4D lifler bu özelliklerde gelişme sağlamamıştır. Lif görünüm oranının eğilme dayanımına etkisi 4D liflerde 3D liflere kıyasla çok daha belirgin olmuştur. Görünüm oranı yüksek veya kısa boylu lifli serilerin kırılma enerjileri beton dayanımından fazla etkilenmemiştir. Darbe yükleri altında statik yüklemeye göre eğilme dayanımı ve kırılma enerjileri artmış olup, darbe yükleri altında en iyi performans, görünüm oranı 80 olan 4D ve görünüm oranı 65 olan 5D lifleri içeren betonlardan elde edilmiştir.

Abstract:
The effects of steel fibre volume, length, aspect ratio and the geometry of the fibre end (the number of hooks at the end of the fibre) on the mechanical properties of steel fibre reinforced concretes have been investigated within the scope of this thesis. Hooked-end steel fibres with, two different lengths, four different aspect ratios and three different end geometries have been incorporated to normal and high strength concretes mixtures in two different volume fractions. Compressive strength, load–deflection curve, first-crack strength, flexural strength and fracture energy of steel fibre reinforced concretes have been determined. Drop-weight impact tests on high-strength concrete beam samples have also been performed. Impact load has been generated by a free-fall of a hammer onto the simply supported notched beams. 

Test results showed that flexural strength and fracture energy of the steel fibre reinforced concrete improved with increasing fibre volume, length, tensile strength and number of hooks. The effect of fibre end geometry on flexural strength and fracture energy was more pronounced for mixtures having high aspect ratio. By using 5D type steel fibres with aspect ratio of 65, significantly higher flexural strength and fracture energy values have been obtained compared to 3D fibres, while 4D fibres did not improve these properties. The effect of fibre aspect ratio on flexural strength was more marked in 4D fibres than 3D fibres. The fracture energy of concrete mixtures reinforced with high aspect ratio or short fibres have not been influenced by an increase in concrete strength. Higher flexural strength and fracture energy values have been obtained under impact loading as compared to static loading. The best performance under impact loading has been obtained from steel fibre reinforced concretes with 5D fibres having aspect ratio of 65 and 4D fibres having aspect ratio of 80.