Investigation of replacement of stirrups with steel fibers in self-compacting reinforced concrete haunched beams

Abstract

Betonarme değişken kesitli kirişler yapı sektöründe tercih edilen önemli yapı elemanlarındandır. Çelik lif katkılı betonun kullanımı ise betonarme değişken kesitli kirişlerde kesme kuvvetine karşı etriye yerine olası bir alternatif olarak düşünülebilir. Çelik lif kullanımı ile ilgili dezavantajlardan biri, lifin normal bir betona eklendiği zaman betonun işlenebilirliğinde oluşturduğu büyük problemlerdir. Bundan dolayı, kendiliğinden yerleşen betonun kullanımı böyle bir problem için uygun bir çözümdür ve taze betonun işlenebilirliğini iyileştirmektedir.Bu tez bir türdeki değişken kesitli betonarme kirişler üzerine deneysel bir çalışmayı sunmaktadır. Deneysel çalışma 6'sı değişken kesitli, 3'ü prizmatik olmak üzere 9 adet çelik lif katkılı betonarme kirişten oluşmaktadır ve bütün kirişler dört nokta yükleme testiyle yüklenmiştir. Çalışmada kanca uçlu çelik lifler kullanılmıştır. Çalışmada dikkate alınan değişkenler kiriş eğim açısı, kiriş türü ve çelik lif oranıdır. Bu değişkenler, değişken kesitli kirişlerin kesme kuvvetine karşı davranışında önemli bir etkiye sahiptirler. Sonuçlar eğim açısının kirişlerin kesme kuvveti kapasitesi üzerinde negatif bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca, deney sonuçları, kirişlerde kendiliğinden yerleşen betonun ve çelif lifin birlikte kullanımının kirişlerin kesme mukavemetini, çatlama sonrası davranışını ve sünekliğini iyileştirdiğini göstermiştir. Çelik tel katkısı hem çatlak genişliğini azaltmış hem de göçme türünü ani ve kırılgandan süneğe dönüştürmüştür. Daha da ilerisi, deney sonuçları yüzde 1 oranında çelik lif oranının değişken kesitli betonarme kirişlerde gerekli minimum kesme donatısı yerine kullanılabileceğini göstermiştir

Reinforced Concrete Haunched Beams (RCHBs) are important structural members in the construction sector. Usage of steel fiber reinforced concrete (SFRC) can be considered as a possible replacement to use of traditional shear in RCHBs. Usually one of the disadvantages related to the use steel fiber is that adding fiber to a regular concrete mixture can occur large problems in workability of concrete. Therefore, the use of self-compacting concrete (SCC) is a suitable solution to such a problem and can enhance the workability of fresh concrete.This thesis presents the experimental study for one type of RCHBs. The experimental work consists of 9 self-compacting fiber reinforced concrete (SCSFRC) beams, which is classified into 6 RCHBs and 3 prismatic beams which examined under four-point loading. One type of steel fiber that has a hooked end was used in this study. The studied variables included inclination angle, beam type, and steel fiber percentage. These variables have been significantly influential on the shear behavior of RCHBs. The results show that the higher inclination angle of SCSFRC haunched beams has a negative influence on shear load capacity due to increase in shear stress. Also, the results indicated that the combination of the use SCC and steel fibers in RC beams can significantly improve shear strength, post-cracking behavior, and ductility. Steel fibers both reduced the crack width and converted the failure mode from brittle and sudden to ductile. Furthermore, the results showed that the use of 1% volumetric ratio can be a substitute for minimum shear reinforcement in RCHBs