Geo-grid sargılı ve polipropilen katkılı betonarme kirişlerinde eğilme davranışlarının incelenmesi

Abstract

Betonun en büyük dezavantajlarından biri çekme dayanımının ihmal edilebilecek kadar düşük olması ve asal çekme gerilmeleri doğrultusunda çatlamanın kaçınılmaz olmasıdır. Kapasite tasarım ilkesi doğrultusunda betonarme elamanların taşıma gücü kapasitelerine daha sünek bir davranışla ulaşmaları için kesme kırılmasının önlenmesi amaçlanmaktadır. Bu bağlamda betonarme elemanlarının sünekliğini artırmak amacıyla farklı sargılama yöntemleri ve katkı malzemelerinin kullanımı mevcut literatürde yerini almıştır. Bu yöntemlerden biri de geo-grid kullanımı ile sağlanan sargılamadır. Ancak yapılan çalışmalarda farklı sargılama yöntemlerinin ya da katkı malzemelerinin kesme etkisi tam olarak incelenmemiş olup, özellikle donatıda aderans-sıyrılma ve buna bağlı olarak yapısal performans etkisi ihmal edilmiştir. Deneysel olarak çalışılan bu çalışmada iki farklı sargılama yönteminin (geleneksel ve geo-grid sargılı) ve plastik liflerin tam ölçekli betonarme kirişleri davranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bunun için 15 adet betonarme kirişi önce iki farklı sargılama tekniğinde iki ana gruba ayrılmıştır. Birinci grupta geleneksel etriye, ikinci grupta ise geo-grid sargılama tekniği kullanılmıştır. Her bir ana grup ardından kendi içerisinde iki farklı etriye aralığında deneye tabi tutulmuştur. Birinci etriye aralığı geleneksel yöntemlere göre hesaplanan etriye aralığı (çekme kırılması) iken seçilen ikinci etriye aralığı ise kesme kırılması davranışını inceleyebilmek için artırılan etriye aralığıdır. Her bir alt grup daha sonra kendi içinde beton hacmine bağlı olarak üç farklı plastik fiber oranı (%0, %0.5 ve %1.5) için alt gruplara ayrılmıştır. Tam ölçekli betonarme kirişleri için eğilme deneyleri yapılarak; farklı sargılama yöntemleri, farklı etriye aralıkları ve plastik fiber oranları için; kuvvet-deplasman, moment-eğrilik, aderans-sıyrılma değerleri elde edilmiştir. Literatürdeki geo-grid çalışmalarında göz önüne alınmayan aderans-sıyrılma ve buna bağlı olarak yapısal davranış etkisinin eksikliğinin giderilmesi hedeflenmiştir. Elde edilen deney sonuçları geo-grid sargılama tekniğinin kullanımına yönelik yapılan önerilerin; mevcut literatürdeki çalışma sonuçlarının donatısız elemanlar ile karşılaştırılması ve deneylerde kullanılan numunelerin ölçekli olması ve buna bağlı olarak eğilme kapasitelerin sınırlandırılmasından dolayı deney sonuçlarının sınırlı olduğu bulunmuştur. Sargılama tekniğinin geo-grid malzemesi kullanılarak sağlanan betonarme kirişlerinin yapısal davranışlarının geleneksel betonarme kirişlerinin sağladığı davranışı karşılayamadığı sonucuna ulaşılmıştır.Anahtar Kelimeler: Betonarme kirişleri, Geo-grid, Plastik fiber.

One of the fundamental disadvantages of concrete is that the tensile strength can be low enough to be negligible and cracking in the direction of prime tensile stresses is inevitable. In the direction of capacity design principle it is aimed to prevent shear failure in order to ensure a more ductile behavior for the capacity of the reinforced concrete elements. In this context, the use of different confined methods and additives in order to increase the ductility of reinforced concrete elements has taken place in the current literature. One of these methods is the confinement provided by using the geo-grid. However, in the current literature the shear effect of different confined methods and additive materials has not been fully investigated and particularly the bond-slip relationship in the reinforcement bars and consequently the structural performance effect was neglected. In this experimental study, it is aimed to investigate the effect of two different confinement methods (traditional and geo-grid confining) and plastic fibers on the behavior of full-scale reinforced concrete beams. For this purpose, fifteen reinforced concrete beams casted in place were divided into two main groups with two different confining techniques. In the first group, the traditional method was used, while in the second group, the geo-grid confining technique was used. Each of the main groups was then subjected to the experiment in two different spacing of stirrups. The first spacing of stirrups was calculated according to conventional methods for bending break while the second selected spacing of stirrups was the increased spacing of stirrups to examine the shear failure behavior. Each subgroup was then divided into subgroups for three different plastic fiber ratios (0%, 0.5% and 1.5%) depending on the volume of concrete. Flexure tests were carried out for full-scale reinforced concrete beams; load-displacement, moment-curvature and bond-slip values were obtained for different confined methods, for different spacing of stirrups and for plastic fiber ratios. It is aimed to eliminate the bond-slip relationship and consequently the lack of structural behavior effect which is not considered in geo-grid studies in the literature. Obtained test results, suggestions for use of geo-grid confining technique, it has been found that the results of the study in the current literature are comparable with unreinforced elements and the test results are limited due to the fact that the samples used in the experiments were scaled and thus the flexural capacities were limited. It has been reached the conclusion that for confining technique, the structural behaviors of reinforced concrete beams provided by using geo-grid material cannot meet the behavior of conventional reinforced concrete beams.Keywords: Reinforced concrete beams, Geo-grid, Plastic fibers.