Farklı mesnetlenme şartları altında betonda boyut etkisi ve kırılma parametreleri

Normal dayanımlı betondan hazırlanan çift konsol elemanlara, konsol eksenlerine paralel basınç yüklemesi uygulanmıştır. Yüklemeler iki farklı mesnetlenme durumunda uygulanarak sonuçlar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Numune kalınlıkları sabit olup t=50mm’dir. Diğer boyutlar büyük numuneden küçük numuneye doğru 4:2:1 benzerlik oranlarına sahiptir. Her numunede 2 yatay ve 1 düşey yer değiştirme ölçülmüş, konsol uçlarında ölçülen yatay yer değiştirmelerin toplanmasıyla açılma yer değiştirmesi bulunmuştur. Her numuneye ait yükaçılma yer değiştirmesi eğrilerinin altında kalan alanlardan ve çatlak alanlarından yararlanarak kırılma enerjileri tespit edilmiştir. Deney sonuçları boyut etkisi eğrileri şeklinde düzenlenmiş ve boyut etkisi parametreleri elde edilmiştir. Deneylerin Ansys 5.4 sonlu elemanlar programıyla benzeşimi yapılmış, yine bu program yardımıyla elemanların kırılma toklukları bulunmuştur.

Sıze effect and fracture parametres for concrete under the various supported condıtıons

Double cantilever beams elements of normal strength concrete are loaded in compressive parallel to cantilever axes. Loads are applied in two different supporting conditions and compared with each other. Specimen thickness is 50 mm. Other sizes are geometrically similar with ratio is from large specimens to small specimens 4:2:1. Two horizontal and one vertical displacements are measured for each specimens and dehiscences are found by adding two horizontal displacements for each cantilever ends. Fracture energy is determined by using crack area of each specimens and area of under the load- opening displacement curve. Test results are arranged for size effect curve and size effect parameters are obtained. Experiments are modeled with Ansys 5.4 finite element program and fracture toughnesses are found by using numerical results.

PDF

___

1. Hillerborg, K., “The theoretical basis of a method to determine the fracture energy GF of concrete”, RILEM, Mat. And Struct., 18, 291-296, 1985.
2. RILEM “ Size effect method for determining fracture energy and process zone of concrete”, RILEM & Mat. and Struct., 23, 461- 465, 1990.
3. ACI Committee 446, Fracture Mechanics of Concrete: Concepts, Models and Dermination of Material Properties, In Fracture Mechanics of Concrete Structures, Z.P. Bazant, Elsevier Applied Science, London, 1- 140, 1992.
4. Van Mier, J. G. M., Fracture Processes of Concrete, Assessment of Material Parameters For Fracture Models, CRC Press, London, 1- 78, 1997.
5. Bazant, Z. P., Kim, J. K., and Şener, S., “Size effect in shear failure of reinforced concrete beams”, ACI Journal, 81 (5), 456 - 468, (Discussion and Closure 82 (4), 579 - 583), 1984.
6. Bazant, Z. P., and Scheil, W.F., “Fatigue fracture of high- strength concrete and size effect”, ACI Materials Journal, 90 (5): 472 - 478, 1992.
7. Şener, S., “Concrete structures desing based on fracture mechanics”, The Third Inter Kerensky Conference on Global Trends in Structural Engineering, Singapore, 563-567, 1994.
8. Krauthammer, T., Elfahal M.,M., Lim Ji, Ohno T., Beppu M., “Size effect for high-strength concrete cylinders subjected to axial impact”, International Journal of Impact Engineering, 28, 1001-1016, 2003.
9. Bazant, Z.P., “ Size effect on structural strength: a review”, Archive of applied Mechanics, 69, 703- 725, 1999.
10. Bazant Z. P. and Giravdon E. B., “Statistical prediction of fracture parameters of concrete and implications for choice of testing standard”, Cement and Concrete Research, 32, 529- 556, 2002.
11. Koç, V. and Şener, S., “Lifli beton çift konsolun basınç göçmesinde boyut etkisi”, Yapı Mekaniği Laboratuarları Toplantısı II, TÜBİTAK, Konya, 169-172, 2003.
12. Koç V. and Şener S., “ Hafif ve normal betondan yapılmış çift konsol numunelerin basınç göçmesinde boyut etkisi”, Türkiye İnşaat Mühendisliği XVII. Teknik Kongre ve Sergisi, 137- 141, İstanbul, 2003.
13. Koç V. and Şener S., “Eksenel doğrultuda basınç yüklü çift konsollarda boyut etkisi”, Advances in Civil Engineering, 6th International Conference, Boğaziçi Üniversitesi., İstanbul, 531- 540, 2004.
14. Bazant, Z. P., “Size effect in blunt fracture: concrete, rock, metal”, J. Engng. Mech. ASCE, 110: 518- 535, 1984.
15. TS 500, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 12, 2000.
16. Bazant, Z. P., and Planas, J., Fracture and Size Effect in Concrete and Other Quasibrittle Materials, CRC Press, Boca Raton, Fla., 1998.
17. Irwin, G. R. “Analysis of stres and strains near the end of a crack travesing a plate”, Journal of Applied Mechanics, 24, 361- 364, 1957.
18. Marti, P., “Size effect in double- punch tests on concrete cylinders”, ACI Materyals Journal, 86(6), 597- 601, 1989.
19. Bazant, Z.P. and Pfeiffer, P.A., “Determination of fracture energy from size effect and brittleness number.”, ACI Materyals Journal, 84 (6), 463- 480, 1987.
20. Şener, S., Barr, B. I. G. and Abusiaf, H. F., “Size effect in axially loaded reinforced concrete Columns”, Journal of Structural Engineering, 130 (4): 662- 670, 2004.