FLEXURAL BEHAVIOR OF LIGHTLY AND HEAVILY REINFORCED STEEL FIBER CONCRETE BEAMS

thumbnail.default.placeholder
Date
2014-09-07
Authors
BELLO, Hussain Jibril
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Flexural behavior of lightly and heavily reinforced steel fiber concrete beams was investigated in this research. Test series consisted of 20 singly reinforced beams (10 pairs of beams) having 180×250×3500 mm dimensions. The main parameters in the testing program were the type of concrete and the amount of longitudinal reinforcement. Ten different longitudinal reinforcement ratios (with a minimum of 0.2 and a maximum of 2.5%) covering the range from under-reinforced to over-reinforced beam behavior were used in the testing program. Two specimens were tested for each longitudinal reinforcement ratio, one specimen using ordinary plain concrete (PC) and another specimen using steel fiber reinforced concrete (SFRC). Load-deflection behaviors were obtained and evaluated in terms of ultimate load, service stiffness, post-peak stiffness, and toughness. The results indicate that the use of SFRC increases the ultimate load and service stiffness of the beams slightly compared to that of PC specimens. As reinforcement ratio increases, the ultimate deflection of SFRC specimens becomes significantly greater than that of PC specimens. For over-reinforced sections the post peak stiffness of the SFRC specimens is observed to be significantly lower than that of PC specimens. The toughness of SFRC specimens is greater than that of PC specimens with the difference being significantly larger for over-reinforced sections. Experimentally determined load-deflection relationships were compared to the load-deflection curves obtained from sectional analyses based on strain compatibility and best fit stress-strain relationships for SFRC in tension and compression in the literature are presented.
Description
ÖZ: Bu çalışmada, çelik liflerle güçlendirilmiş ve farklı miktarlarda çekme donatısı içeren betonarme kirişlerin eğilme davranışı incelenmiştir. Toplam 20 adet 180x250x3500 mm ölçülerindeki kiriş numuneleri üzerinde yükleme deneyleri yapılmıştır. Çalışma kapsamında incelenen temel parametreler kirişlerde kulanılan beton içerisinde çelik liflerin bulunup bulunmaması ve kirişlerdeki çekme donatısı miktarıdır. En düşüğü %0.2, en yükseği %2.5 olmak üzere toplam on farklı çekme donatısı oranı kullanılmıştır. Bu oranlar hem dengealtı hem de dengeüstü betonarme kiriş davranışını kapsamaktadır. Herbir donatı oranı hem konvansiyonel beton ile hem de çelik liflerle güçlendirilmiş beton ile test edilmiştir. Yükleme deneyleri sonucunda kiriş numunelerinin yük deformasyon davranışları elde edilmiş ve bu davranışlar yük taşıma kapasitesi, servis rijitliği, kapasite sonrası rijitlik ve tokluk paratmeleri göz önüne alınarak değerlendirilmiştir. Çelik liflerin kullanılması durumunda kiriş numunelerinin yük taşıma kapasiteleri ve servis rijitliği seviyelerinde ufak artışlar gözlenmiştir. Çekme donatısı oranının artması ile çelik lif içeren kiriş numunelerinin maksimum sehim seviyeleri aynı miktarda donatıya sahip konvansiyonel beton kiriş numunelerine oranla önemli seviyede artmıştır. Çelik lif içeren kiriş numunelerinin konvansiyonel beton numunelere oranlar daha yüksek tokluk seviyelerine sahip oldukları da gözlenmiştir. İki seri numunelerin tokluk değerleri arasındaki fark, yüksek miktarda donatı içeren kiriş numunelerinde daha fazla gerçekleşmiştir. Doğrusal olmayan kesit analizleri yapılarak kiriş numunlerinin yük-deformasyon davranışları sayısal olarak da belirlenmiş ve deneysel olarak ölçülmüş davranışlarla karşılaştırılmıştır. Bu analizlerde, çelik liflerle güçlendirilmiş beton için literatürde bulunan çekme ve basınç malzeme modelleri kullanılmış ve farklı modeller kullanılarak elde edilmiş kiriş davranışları arasında değerlendirmeler yapılmıştır.
Keywords
civil engineering
Citation