Bending Behavior of Hybrid Fiber Reinforced Concrete Beams

Abstract

Fiber reinforced concrete is widely used in various applications in concrete members. In this study, effect of fiber hybridization, using different types of fibers in concrete mix, on the bending behavior of concrete beams was investigated. For this purpose, eight beam specimens, 2500x500x50 mm in dimension, were cast in pairs with four different steel fiber content. One of the two specimens with the same steel fiber content had additional Polyvinyl Alcohol (PVA) fibers. The specimens were first tested under three-point bending. After these tests, failed specimens, which had a single crack at the midspan, were broken into two halves and the half with no visible damage was tested again under four-point loading to obtain the behavior for a constant moment region.The ultimate strength and the load-displacement behaviorwas investigated for each specimen. It was seen that fiber hybridization obtained by addition of PVA had an adverse effect for three-point bending tests. Specimens with additional PVA fibers had a lower ultimate load and deflection capacity compared to specimens with only steel fibers. However, fiber hybridization had a positive effect for same specimens under four-point bending test. It was concluded that hybridization of steel and PVA fibers had a positive effect on the bending behavior for loading conditions that result in a uniform moment distribution. However, for cases where a single crack dominates the behavior, such as a three-point bending case, hybrid fibers were not as effective or even had an adverse effect.

Lif katkılı beton, çeşitli beton uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada beton karışımında farklı tip liflerin kullanılmasıyla elde edilen lif hibritleşmesinin beton kirişlerin eğilme davranışı üzerine olan etkileri incelenmiştir. Bu amaçla 2500x500x50 mm boyutlarındaki sekiz kiriş çiftler halinde dört farklı çelik lif içeriğiyle dökülmüştür. Aynı çelik lif içeriğine sahip iki numuneden birine polivinil alkol (PVA) lifler eklenmiştir. Numuneler önce üç noktalı eğilme deneyine tabi tutulmuştur. Bu deneylerin sonrasında açıklık ortasından tek bir çatlakla göçen numuneleriki parçaya ayrılmış ve gözle görünür bir hasarı olmayan yarı parça, sabit moment bölgesi durumunda davranışı görmek amacıyla, tekrar dört noktalı eğilme deneyine tabi tutulmuştur. Her bir numune için taşıma gücü ve yük-yer değiştirme davranışı incelenmiştir. PVA lif eklenmesiyle elde edilen lif hibritleşmesinin üç noktalı eğilme deneylerinde olumsuz etki yaptığı görülmüştür. PVA lif eklenmiş numuneler sadece çelik lif içeren numunelere göre daha düşük taşıma gücü ve yer değiştirme kapasitesi göstermişlerdir. Ancak aynı numuneler dört noktalı eğilme deneylerine tabi tutulduklarında lif hibritleştirmesi olumlu etkide bulunmuştur. Çelik ve PVA liflerin hibritleştirilmesinin yayılı moment dağılımı oluşturan yükleme durumlarında eğilme davranışında olumlu etkiye sahip olduğu sonucuna varılmıştır Ancak üç noktalı eğilme durumunda olduğu gibi tek bir çatlağın davranışı belirlediği durumlarda hibrit liflerin etkili olmadığı, hatta olumsuz etkiye sahip olduğu görülmüştür.