Modeling of concrete fracture

Abstract

Bu çalışmada, deneysel veriler ve diğer aratırmacıların çalışmaları temel alınarak, yeni bir izotropik hasar modeli geliştirilmiştir. Yeni bir hasar fonksiyonu ve kriteri tanımlanmış ve geliştirilen modelden yararlanarak betonun kırılma enerjisi Gf için yeni bir bağıntı türetilmiştir. Deneysel çalışmanın ilk kısmımda maksimimum agrega çapı (dmax=8, 12. 16,25,32 mm) alınarak betonun çekme modundaki kırılma enerjisi değeri RILEM standartlarına uygun olarak Yıldız Teknik Üniversitesi Yapı Laboratuvarında ölçülmüştür. Betonun çekme ve kesme modlarının birlikte etkin oldukları durum için kırılma enerjisi değeri maksimum agrega çapı 8,16 ve 32 mm için belirlenmiştir. Maksimum agrega çapı ile beton için kullanılan sonlu eleman ağı arasındaki ilişki araştınlımıştır. Geliştirilen hasar modeli yardımıyla, beton basınç prizması, etriyeli ve etriyesiz betonarme kirişler, betonarme paneller, çekme-kesme numuneleri ve kesme çatlaklı kirişler, sonlu elemanlar yardımıyla incelenmiştir. Sonuçta, modelin geniş bir uygulama sahası olduğu yapılan sonlu eleman uygulamaları ile gösterilmiştir.

Based on the experimental results and the various reports in the literature, a isotropic damage mode! has been developed for concrete in this thesis. A new damage criterion is defined suitable for concrete, and a new relation of the fracture energy of concrete under tensile stresses is developed on the basis of the developed damage model. The first part of the experimental work consists of the measurement of the fracture energy of concrete mixes with different maximum aggregate size (dmax=8, 12, 16,25,32 mm). In the second part of the experimental work, the mixed mode specimens of concrete are used to predict the fracture energy of the shear mode in an indirect way. By changing the maximum aggregate size to 8, 16, 32 mm, the effect of the maximum aggregate size on the mixed mode fracture energy is examined throughout the study. A concrete prism, reinforced concrete beams with and without stirrups, concrete panels, specimens of mixed mode fracture of concrete and shear critical beams are examined by the new damage model throughout the finite element analysis. Finally, it can be stated that the validity of the theoiy and the analysis have been verified to large extent.