Çelik tel dayanımının betonların mekanik özelliklerine etkisi
Effect of steel fibre tensile strength on mechanical properties of concrete
Yazar: YUŞA ŞAHİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FUAT KÖKSAL
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çelik teller betonların mekanik özelikleri genel olarak iyileştirmektedir. En belirgin veönemli iyileşme betonun kırılma enerjisindeki artış olmuştur. Çelik teller matrisçatlaması sonrası köprüleme etkisi ve etkin çatlak kontrolü ile betonun tepe yüküsonrası davranışını büyük ölçüde etkilemektedir. Matris çatlaması sonrası çatlaklarırastgele kesen çelik teller çatlak oluşumunu geciktirmekte ve yayılmasını iseyavaşlaşmaktadır. Matris çatlaması sonrası yükler matris tarafından çelik tellereaktarılmakta ve teller bu yükler altında şekil değiştirme eğilimi göstermektedirler. Artanşekil değiştirme sırasında çelik teller matristen sıyrılma veya kopma davranışısergilerler. Bu davranış matris dayanımına, çelik telin çekme dayanımına ve çatlağıkesen çelik tel miktarına bağlı olmaktadır.Bu çalışma, su/çimento oranı 0.35, 0.45 ve 0.55 olan betonlara aynı performanssınıfında, fakat çekme dayanımları farklı olan çelik tellerin %0.33, %0.67 ve %1oranlarında katılmasıyla elde edilen numunelerin mekanik özeliklerinin araştırılmasınıiçermektedir. Kullanılan çelik tellerin, çekme dayanımları düşük dayanımlı ve yüksekdayanımlı çelik teller için sırasıyla 1050 N/mm2 ve 2000 N/mm2' dir. Taze betonlarüzerinde birim ağırlık, hava içeriği ve işlenebilme (VeBe) deneyleri yapıldı. Sertleşmişbeton numuneler üzerinde ise basınç dayanımı, elastisite modülü, yarmada çekmedayanımı ve eğilmede çekme dayanımı tayini deneyleri yapıldı. Eğilme deneyinden eldeedilen yük-sehim ve yük-ÇAAD (çatlak ağzı açılma deplasmanı) eğrileri ile betonlarınkırılma enerjileri belirlendi. Ayrıca betonların kırılma enerjilerinin su/çimento oranı,çelik tel dayanımı ve tel içeriğine bağlı olarak tahmini için Yapay Sinir Ağlarıkullanılarak bir model kuruldu.Anahtar Kelimeler: Çelik tel, kırılma enerjisi, çatlak ağzı açılma deplasmanı,yapay sinir ağları.

Abstract:
Steel fibers generally improve the mechanical properties of concrete. The mostsignificance improvement is obtained on fracture energy of concrete. After matrixcracking, steel fiber bridges the cracks and plays an effective role on controlling thecracks. Steel fibres, randomly crossing the cracks, delay crack formation and preventcrack propogation. Loads are transferred to the steel fibres after formation of matrixcracking and fibers exhibit a trend of deformation. Depending on increasingdeformation, steel fibers break or pull out from matrix. This behaviour depends onmatrix strength, tensile strength of steel fiber and the number of fibers crossing thecrack.This study concerns the investigation of mechanical properties of concrete, with awater/cement ratios of 0.35, 0.45 and 0.55, produced by addition of steel fiber at%0.33, %0.67 and %1 volume fractions. Steel fibers used are the same performanceclass, but have different tensile strengths which are 1050 N/mm2 and 2000 N/mm2. Unitweight, air content and workability (VeBe) tests are made on fresh concretes.Compressive strength, modulus of elasticity, splitting tensile strength and flexuraltensile strength tests are achieved on hardened concretes. Fracture energies of concretesare evaluated by means of load-deformation and load-crack mouth opening displacemetcurves obtained from flexure test. A model is also constructed to predict the fractureenergies of steel fiber reinforced concretes depending on the amount of water andcement, steel fiber tensile strength and volume fraction by means of Artificial NeuralNetworks.Keywords: Steel fibre, fracture energy, crack mouth opening displacement,artificial neural networks.