BETONUN DARBE DİRENCİNİN BELİRLENMESİNDE UYGULANAN DARBE ŞİDDETİ VE BETONUN MEKANİKSEL ÖZELLİKLERİNİN ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Abstract

İnşaat sektöründe yaygın bir kullanımı olan betonun kullanım alanına bağlı olarak belirli dayanım ve dayanıklılık kriterlerini sağlaması gereklidir. Betonun mekanik özellikleri mevcut standart deney yöntemleriyle belirlenmesine karşın darbe direncinin belirlenmesinde halen daha belirsizlikler vardır. Betonun darbe direnci deneylerinde genel olarak ACI 544-2R'de verilen ağırlık düşürme deney yöntemi kullanılmaktadır. Bu yönetmelikte deney yöntemi tam olarak verilmesine karşın literatür incelemelerinde numunenin şekli veya uygulanan darbe şiddeti açısından farklılıklar olduğu görülmüştür. Bu durum literatürdeki çalışmaların birbirleriyle kıyaslanmasında büyük sorun oluşturmaktadır. Bu sorun dikkate alınarak tez çalışmasında ağırlık düşürme deney sonuçlarına beton dayanımının ve darbe şiddetinin etkisi incelenmiştir. Ayrıca, elde edilen deneysel veriler yardımıyla beton karışım oranlarına göre darbe direncinin optimizasyonu yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda farklı dayanımlarda numune oluşturulması amacıyla agrega çapı 4, 8 ve 16 mm, çimento dozajı 400, 450 ve 500 kg, S/Ç oranı 0.45, 0.50 ve 0.55 olan beton karışımları hazırlanmıştır. Beton numuneler üzerinde Türk Standartları esaslarına göre basınç, eğilmede çekme ve yarmada çekme deneyleri yapılmıştır. Darbe deneylerinde ise numunelere üç farklı şiddette (düşük, orta ve yüksek) darbe enerjisinin uygulandığı ağırlık düşürme deneyi yapılmıştır. Deneysel tasarım ve optimizasyon işlemlerinde çoklu değişkenli parametrelerin analizinde kullanılan Taguchi metodundan faydalanılmıştır. Ayrıca her deney için varyans analizi (ANOVA) yapılarak deney parametrelerinin sonuçlar üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, deney numunesinin dayanımı ve uygulanan darbe enerjisindeki değişimlere bağlı olarak ağırlık düşürme deney sonuçlarının da değiştiği, fakat bu değişimin orantılı olmadığı belirlenmiştir.

Concrete, which is widely used in the construction industry, is required to meet certain strength and durability criteria depending on its field of application. While the mechanical properties of concrete can be determined using existing standard testing methods, there are still uncertainties regarding the determination of its impact resistance. In impact resistance tests of concrete, the drop-weight test method specified in ACI 544-2R is generally used. Although this standard clearly defines the testing procedure, the literature review reveals variations in terms of specimen geometry and applied impact intensity. This situation creates significant difficulties in comparing results from different studies. Considering this issue, the present study investigates the effects of concrete strength and impact intensity on the results of drop-weight impact tests. In addition, the impact resistance of concrete was optimized based on concrete mix proportions using the experimental data obtained. In the experimental program, concrete mixtures were prepared with aggregate sizes of 4, 8, and 16 mm, cement contents of 400, 450, and 500 kg, and water-to-cement ratios of 0.45, 0.50, and 0.55 in order to produce specimens with different strength levels. Compressive strength, flexural tensile strength, and splitting tensile strength tests were conducted on the concrete specimens in accordance with Turkish Standards. For the impact tests, a drop-weight test was performed in which three different impact energy levels (low, medium, and high) were applied to the specimens. The Taguchi method was employed in the experimental design and optimization processes to analyze multivariable parameters. Furthermore, analysis of variance (ANOVA) was conducted for each test to determine the effects of experimental parameters on the test results. As a result of the study, it was determined that the drop-weight impact test results varied depending on changes in specimen strength and applied impact energy; however, this variation was not proportional.