Beton mekanik davranışının mikromekanik yaklaşımla sayısal olarak modellenmesi

Abstract

ÖZET BETON MEKANİK DAVRANIŞININ MİKROMEKANİK YAKLAŞIMLA SAYISAL OLARAK MODELLENMESİ Mühendislik malzemelerinden dünya çapında en çok kullanılanı olan beton, malzeme davranışı itibariyle son derece karmaşık bir yapıya sahiptir. Betondan imal edilmiş yapıların daha başarılı bir şekilde tasarlanması beton davranışının daha iyi modellenmesine doğrudan bağlı olduğundan, beton için mikromekaniğe dayanan bir modelin geüştirilmesinin büyük önem taşıdığı anlaşılmıştır. Özellikle yapı elemanlarının göçme yükleri hesaplanırken, kullanılan malzeme modellerinin daha doğru modeller olması gerekir. Böyle modellerin ise malzemenin mikro yapısından esinlenilerek geUştirilmiş olmasının bir gereklilik olduğu kabul edilmektedir. Mikrodüzlem modelleri malzemelerin yapısından esinlenilerek geh^ştirilmiş, aynı zamanda klasik sonlu elemanlar analizlerine kolayca entegre edilebilen modellerdir. Bu tez çalışmasında, betonun mekanik davranışı, bir mikromekanik yaklaşımla sayısal olarak modellendi. Bu amaç doğrultusunda Northwestern Üniversitesi'nde beton için geliştirilen mikrodüzlem modeller serisinden altıncısını temsil eden (M6) mikrodüzlem modeli, betonun daha karmaşık davranışını (betonda gözlenen hacimsel- kaymasal çaprazlama etkileri) içerecek şekilde geliştirildi ve M6I şeklinde isimlendirildi. Bu gelişme, gözenekli izotrop kayalar için geliştirilen M4R mikrodüzlem-tipi malzeme modeli formülasyonlarının M6 modeline uyarlanması ile sağlandı» Aynı zamanda, geliştirilen bu yeni modelin malzeme parametrelerinin uygun deney verileri ile yeniden kalibrasyonu yapıldı. Sonuç olarak, geliştirilen yeni M6I modelinin beton mekanik davranışını M6 modeline göre daha iyi canlandırdığı gösterildi. Aynı zamanda bu model, kayalar ve sert zeminlerin anizotropik mekanik davranışına kolaylıkla uyarlanabilecek niteliktedir. 2004, 60 Sayfa Anahtar Kelimeler: Mikrodüzlem Modeli, Mikromekanik Yaklaşım, Beton, Kaya

n ABSTRACT NUMERICAL MODELING OF MECHANICAL BEHAVIOR OF CONCRETE BY USING MICROMECHANICAL APPROACH Concrete, which is worldwide used construction material, has a very complex structure İn respect to its constitutive behavior. Building concrete structures successfully, depends directly on modeling of concrete behavior. At this point it is understood that developing a model for concrete based on micromechanical approach is very essential. Especially when the collapse loads of structural members are of interest, material models with a relatively high degree of accuracy are needed. It is well established that such models must derive from microstructure of the material. Microplane models do derive from the microstructure of materials, yet they can be easily integrated into classical finite element simulation schemes. In this thesis, mechanical behavior of concrete was modelled numerically by means of a micromechanical approach. In compliance with this, microplane constitutive model for concrete, representing the sixth version in the line of microplane models developed at Northwestern University was improved, including some more complex behaviour (volumetric-deviatoric coupling effects observed in concrete) of concrete and named as M6I. This improvement was achieved by adapting the formulations of a microplane-type model M4R, which was developed for porous isotropic rocks, on microplane model M6. Besides that, recalibration was made for material parameters of the resulting model, using suitable experimental datas. As a results it was indicated that the recent improved model M6I simulates mechanical behavior of concrete better than that of the microplane model M6. At the same time, mis model can be easily adapted for anisotropic mechanical behavior of rocks and strong grounds. 2004, 60 Pages Keywords: Microplane Model, Micromechanical Approach, Concrete, Rock