Punching behavior of hybrid fiber reinforced concrete panels

Abstract

Hybrid fiber reinforced concrete (HyFRC) is a more recent type of fiber reinforced concrete (FRC), which includes two or more different fibers types. HyFRC may result in a multifunctional material due to synergetic effects of the various type of fibers added in the mixture. In this study, punching behavior of HyFRC thin panels using three different types of steel fibers and polyvinyl alcohol (PVA) fibers were experimentally investigated. In total 13 panel specimens were cast with dimensions of 1700 x 1700 mm2 and thickness of 50 mm. The specimens were simply supported along the edges and loaded through a 150 mm circular steel plate at the center by a displacement-controlled hydraulic actuator. A load cell and fifteen displacement transducers were used to measure the applied load and vertical deflection of the specimens, respectively. All specimens that contained only steel fibers failed under punching. In hybrid fiber reinforced specimens with steel and PVA fibers, either a flexural failure or a punching failure followed by significant flexural deformations were observed. Test results confirm that fiber reinforced concrete has a very significant effect on thin panel's punching strength and displacement capacity. It was seen that hybridization of two different types of fiber, steel and PVA fibers, brings advantages in terms of punching load capacity, deformation characteristics and failure mode.

Hibrit lif takviyeli beton (HLTB), iki veya daha fazla farklı lif türünü bir arada içeren yeni bir lif takviyeli beton türüdür. HLTB'de karışıma eklenen çeşitli tipteki liflerin sinerjik etkilerinden dolayı çok işlevli bir malzeme elde edilebilir. Bu çalışmada, üç farklı çelik lif tipi ve polivinil alkol (PVA) lif kullanılarak HLTB ince panellerin zımbalama davranışı deneysel olarak araştırılmıştır. Toplamda 1700 x 1700 mm2 boyutlarında ve 50 mm kalınlığında 13 adet panel numune dökülmüştür. Numuneler kenarlar boyunca basit mesnetli olup orta noktadan 150 mm dairesel çelik plakayla yer değiştirme kontrollü bir hidrolik veren ile yüklenmiştir. Deneylerde uygulanan yükü ölçmek için bir yük hücresi, düşey yerdeğiştirmeleri ölçmek için 15 adet yer değiştirme ölçer kullanılmıştır. Sadece çelik lif içeren tüm numuneler zımbalama göçmesine uğramışlardır. Çelik ve PVA lifli hibrit lif takviyeli numunelerde eğilme göçmesi veya yüksek eğilme yer değiştirmeleri sonrasında zımbalama göçmesi gözlemlenmiştir. Deney sonuçları lif takviyeli betonun ince panellerin zımbalama dayanımı ve yer değiştirme kapasitesi üzerinde çok önemli bir etkiye sahip olduğunu doğrulamaktadır. Çelik ve PVA lifler gibi iki farklı tipte lifin hibritleştirilmesinin zımbalama yükü kapasitesi, yer değiştirme özellikleri ve göçme modu açısından avantajları olduğu görülmüştür.