Determination of The Size Effect on Tensile Strength of Fibrous Concrete By Traingle Plate Experimental Method

Abstract

The size effect is an important application of concrete fracture mechanics. Therefore, many studies have been done on determining the size effect on concrete structures in recent years, most of which have been carried out by using specimens under uniaxial tensile stress. However, many reinforced concrete structures, such as slabs, pavements and concrete roads concrete are subjected to biaxial tension. Therefore, determining tensile strength of concrete is crucial to better design of the concrete structures. In this study, the size effect on the tensile strengths of mortar mixtures is investigated. The triangular plate method is used to find the size effect on the tensile strength of the mortar mixture. For this purpose, the mortar mixture specimens containing steel fibers that have 0.42 water-cement (w/c) ratio with various sizes in triangular form are prepared and analyzed. A total of 15 specimens triangular plate with 5 different sizes that contains 1% steel fibers in volume are prepared while the thickness/median (t/r) ratio is kept constant. Triangular plate tests are conducted on the specimens cured in standard conditions for 28 days. The size effect curves, which are obtained from the analyses, showed that an increase in the thickness of the plate samples (t) results in increases the collapse loading and therefore, decreases stresess. Therefore, it can be concluded that the triangular plates testing method can be used as an alternative test to determine the size effect on the tensile strength and fracture behavior of the fibrous mortar mixture.

Lifli Betonun Çekme Dayanımı Üzerindeki Boyut Etkisinin Üçgen Plaka Deney Yöntemi İle Belirlenmesi

Abstract

Boyut etkisi betonun kırılma mekaniğinin önemli bir uygulamasıdır. Yapılan çalışmaların çoğu tek eksenli gerilme durumunu veren numuneler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ancak döşeme, kaldırım ve beton yol gibi yaygın olarak kullanılan beton yapılar genellikle çok eksenli gerilme durumlarına maruz kalmaktadır. Dolayısıyla yapı malzemelerinin çok eksenli çekme dayanımlarının belirlenmesi yapı elemanlarının tasarımında önemli rol oynamaktadır. Bu çalışmada çelik lifli betonların iki eksenli eğilmede çekme dayanımı üzerinde boyut etkisinin üçgen plaka yöntemi kullanılarak belirlenmasi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, 0,42 su çimento oranına sahip ve numune kalınlık/kenarortay (t/r) oranı sabit tutularak farklı boyutlarda çelik lif içeren harç numuneleri hazırlanmıştır. Karışımda hacimce %1 oranında iki ucu kancalı çelik lif katılarak toplamda 5 farklı boyutta 15 adet üçgen plaka kalıpları içinde üretilmiştir. Üretilen numuneler 28 gün standart koşullarda kür edilmiştir. Kürlenen numuneler üzerinde üçgen plaka deneyleri yapılmıştır. Deneylerden elde edilen veriler üzerinde boyut etkisi analizleri yapılmış olup boyut etkisi eğrileri çizilmiştir. Sonuç olarak üçgen plaka numunelerin kalınlığı (t) arttığında kırılma yükleri artarken gerilmelerin azaldığı gözlemlenmiştir. Üçgen plaka yönteminin çelik lifli betonların iki yönlü çekme dayanımı üzerindeki boyut etkisini ve kırılma davranışını belirlemede alternatif bir deney yönetimi olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Keywords

• Üçgen Plaka Yöntemi
• İki Eksenli Çekme Dayanımı
• Boyut Etkisi

References

1. [1] S. Şener, Y. Çağlar ve Ç. M. Belgin, “Size effect tests for Type I and Type II,” 11th Inter. Conf. on Advances in Civil Engineering (ACE 2014), İstanbul, Türkiye, 2014.
2. [2] P. Z. Bazant, Q. Yu, “Universal size effect law and effect of crack depth on quasi-brittle structure strength,” Journal of Engineering Mechanics, c. 135, s. 2, ss. 78-84, 2009.
3. [3] A. S. Ali, Z. Riyadh, “Experimental and Numerical Study on the Effects of Size and type of Steel Fibers on the ( SIFCON ) Concrete Specimens”, International Journal of Applied Engineering Research, c.13, s. 2, ss. 1344-1353, 2018.
4. [4] V. Koç, F. Birinci, “Lifli betonda boyut etkisi tokluk ve kırılma enerjisi,” SDU International Technologic Science, c. 4, s. 3, ss. 24-40, 2012.
5. [5] C. G. Hoover, Z. P. Bazant, “Comprehensive concrete fracture tests: size effects of Types 1 & 2, crack length effect and postpeak,” Engineering Fracture Mechanics, c. 110, ss. 281-289, 2013.
6. [6] G. Kennedy, C. H. Goodchild, Practical Yield Line Design, the Concrete Centre, TCC, 03, 3, ISBN 1-904818-08-0, GU17 9AB, Camberley, Surrey, 2004.
7. [7] H. T. Türker, “Çimento Esaslı Malzemelerin Çekme Dayanımlarını Bulabilmek İçin Yeni Bir Yöntem Önerisi Üçgen Plaka Yöntemi,” Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fakültesi Dergisi, c. 30, ss. 693-699, 2015.
8. [8] Ş. Yazıcı, “Çelik lif boyu ve kullanım oranının çelik lifli betonun özelliklerine etkisi,” 5th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, Baku, Azerbaijan, 2017, ss. 1866-1872.

9. [9] G. Zi, J. Kim, Z. P. Bazant, “Size Effect on Biaxial Flexural Strength of Concrete,” ACI Materials Journal, c. 111, s. 3, ss. 319-326, 2014.
10. [10] S. Şener, K. C. Şener, “Universal size effect of concrete specimens and effect of notch depth,” Challenge Journal of Structural Mechanics, c. 3, s. 1, ss. 47-51, 2017.
11. [11] C. G. Hoover, Z. P. Bazant, “Comprehensive concrete fracture tests: Size effects of Types 1 & 2, crack length effect and postpeak,” Engineering Fracture Mechanics, c. 110, ss. 281-289, 2013.
12. [12] S.Y. Çetin, R. İnce, “Küp numunelerin yarmada-çekme dayanımında agrega granülometrisinin boyut değişimi üzerine etkisi,” Mühendislik dergisi, c. 8, s. 3, ss. 443-451, 2016.
13. [13] ASTM C1550, “Standard Test Method for Flexural Toughness of Fiber Reinforced Concrete (Using Centrally Loaded Round Panel),” ASTM International, West Conshohocken, PA, ss.14, 2010.
14. [14] Beton Karışım Tasarımı Hesap Esasları, Türk Standartlar Enstitüsü TS 802, ICS 91.100.30, 2009.
15. [15] Z. P. Bazant, Q. Yu, “Universal size effect law and effect of crack depth on quasi-brittle structure strength,” Journal of Engineering Mechanics, c. 135, s. 2, ss. 78-84, 2009.