Structural behavior of hybrid fiber reinforced concrete panels under blast loads

Abstract

Terrorist attacks cause injuries and casualties not only due to direct effect of explosions, but also due to collapse of non-structural elements in buildings such as brick walls. Strengthening of non-blast resistant buildings to blast loads can be done using blast resistant cladding. In this study, structural behavior of panels manufactured using hybrid fiber reinforced concrete, composed of steel and synthetic polyvinyl alcohol (PVA) fibers, under blast loads was investigated and the potential use of such panels for the strengthening of existing buildings against blast loads was examined. For this purpose, 11 panels with 1900x1900x50 dimensions were tested under blast loads. Blast loads were applied on panels by a shock tube designed and manufactured within this project. As a result of the study, it was found that panels manufactured using hybrid fiber reinforced concrete had higher strength and energy absorption capacity under blast loads compared to panels manufactured by using steel fibers only. Using steel and PVA fibers provided a better control of micro and macro cracking and increased the panels' ductility. The study showed that hybrid fiber reinforced concrete panels can be used as a protective cladding for blast loads.

Terörist saldırılar sadece patlamaların doğrudan etkileri nedeniyle değil, aynı zamanda binalardaki tuğla duvar gibi yapısal olmayan elemanların çökmesiyle de can kaybına yol açmaktadır. Patlamalara karşı tasarlanmamış binaların patlama yüklerine karşı güçlendirilmesi patlamalara dayanıklı cephe kaplamalarıyla yapılabilir. Bu çalışmada çelik ve sentetik polivinil alkol (PVA) fiberlerden oluşan hibrit fiberli betondan imal edilen panellerin patlama yükleri karşısında yapısal davranışları incelenmiş ve bu panellerin mevcut binaların patlama yüklerine karşı güçlendirilmesi amacıyla kullanım potansiyelleri araştırılmıştır. Bu amaçla 1900x1900x50 mm boyutlarında 11 panel patlama yükleri altında test edilmiştir. Paneller üzerinde patlama yükleri bu proje kapsamında tasarlanan ve imal edilen bir şok tüpü vasıtasıyla uygulanmıştır. Çalışmanın sonucunda patlama yükleri altında hibrit fiberli betondan üretilen panellerin sadece çelik fiber kullanılan panellere göre daha yüksek dayanım ve enerji sönümleme kapasitesine sahip oldukları görülmüştür. Çelik ve PVA fiberlerin birlikte kullanımı mikro ve makro çatlakların daha iyi kontrolünü sağlamış ve panellerin sünekliğini arttırmıştır. Çalışma hibrit fiberli beton panellerin patlama yüklerine karşı koruyucu cephe kaplaması olarak kullanılabileceğini göstermiştir.