BETONUN MEZO-DÜZEY DAVRANIŞININ DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

DOKTORA TEZİ BETONUN MEZO-DÜZEY MEKANİK DAVRANIŞININ DENEYSEL VE SAYISAL OLARAK İNCELENMESİ Paki TURGUT Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı 2001, Sayfa:174 Betonun kırılma mekaniğindeki en önemli konularından birisi, yapıyı oluşturan malzeme ve yapı davranışının birbirinden bağımsız olarak düşünülemeyeceğidir. Fakat, yapı ile malzeme davranışı arasındaki bu kuvvetli bağımlılığın yıllarca ihmal edildiği gözlenmiştir. Bilimin farklı disiplinleri arasındaki etkileşimin, yapı mühendisliği ve malzeme bilimi alanındaki ilerlemeler için oldukça önemli olduğu bilinmektedir. Yeni ve daha hızlı hesaplama tekniklerinin geliştirilmesiyle birlikte, bazı mühendislik problemlerinin çözümünde geleneksel metotların yetersiz kaldığı gözlenmiştir. Beton malzeme biliminde, malzemelerin yapısıyla ilgili incelemeler mikro, mezo ve makro olmak üzere üç aşamada yapılmaktadır. Bu yaklaşımda, betonun herhangi bir düzeydeki davranışı genellikle malzemenin bir alt aşamadaki yapısıyla açıklanmaktadır. Bu çalışmada, silis dumanlı harç numunelerin, basınç ve eğilme dayanımlarında artışlar olduğu gözlendi. Donma-çözülme tekrarlarına maruz bırakılmış silis dumanlı harç numunelerin basınç ve eğilme dayanımlarındaki azalma, silis dumansız harç numunelere kıyasla daha az olmuştur. Bu çalışmada, deplasman kontrollü olarak çalışan düşük maliyetli bir kompakt numune çekme deney düzeneği geliştirildi. Geliştirilen deney düzeneğinin, kompakt çekme numunesi üzerinde mükemmel tarzda bir çekme gerilmesi oluşturmuştur. Kompakt çekme numuneleri üzerinde yapılan deneylerde, silis dumanı içeren numunelerin çekme dayanımları, kırılma enerjileri ile kırılma tokluklarında artışlar olmuştur. Silis dumansız numunelerin kırılma enerjileri ve kırılma tokluklarında, donma-çözülme tekrarlan sonucunda hızlı bir azalma meydana gelirken, silis dumanlı numunelerde kırılma enerjisi çok yavaş bir şekilde azalmıştır. Lattis Modelleme kullanılarak, betonun mezo düzey davranışı simüle edilmiştir. Yapılan bu çalışmada, harç ile agrega arasındaki ara yüzey dayanımının, betonun global dayanımı üzerine çok büyük bir etki yaptığı gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Beton, agrega, mezo düzey, ara yüzey, kırılma mekaniğiIll SUMMARY PhD Thesis EXPERIMENTAL AND NUMERICAL INVESTIGATION OF MESO LEVEL MECHANICAL BEHAVIOUR OF CONCRETE Paki TURGUT Firat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Civil Engineering 2001, Page: 174 One of the most important subjects of fracture mechanics of concrete is that the construction material and the behavior of the structure cannot be considered independently from each other. On the contrary, this strong inlerdependency between the structure and the material behavior lias been neglected for many years. It is known that the interaction between various disciplines of science has been very important in the progress in the fields of construction engineering and material science. With the development of new and effective computational techniques, traditional methods have been observed to be insufficient in the solution of some engineering problems. In concrete material science studies related with the structures of materials are carried out in three phases: Micro, meso and macro. In this approach the behavior of concrete in any level can be explained by the structure of the material in a lower phase. In this study, increase in the compressive and flexural strengths of silica fume mortar specimens have been observed. The decrease in the compressive and flexural strengths of silica fume mortar specimens subjected to freezing and thawing cycles was observed to be less than those mortar specimens without any silica fume. In this study a cheap, compact specimen tension experiment setup with displacement controlled has been developed. The developed experiment setup produced a perfect tensile stress over the compact tension specimen. In the experiments done on compact tension specimen, increase have been observed in the tensile strength, fracture energy and fracture toughness of the specimens containing silica fume. There has been a rapid decrease in the fracture energy and fracture toughness of the specimens containing no silica fume as a result of freezing and thawing cycles, whereas in the fracture energy of specimens containing silica fume a very slow decrease has been seen. The meso-level behavior of concrete has been simulated by using Lattice Modeling. In this study, it has been observed that the interface strength between mortar and aggregate has a very great effect on the total (global) strength of concrete. Keywords: Concrete, aggregate, meso level, interface, fracture mechanics