Lifli betonun çekme dayanımını belirlemek için önerilen üçgen plaka deneyini sayısal modelleme ve analizleri

Abstract

Boyut etkisi, betonun kırılma mekaniğinin önemli bir uygulamasıdır. Son yıllarda boyut etkisi üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Çalışmaların çoğu tek eksenli çekme gerilmesi altında numuneler kullanılarak yapılmıştır. Bu çalışmada, deneylerden ve analitik olarak elde edilen çift eksenli çekme dayanımı üzerindeki boyut etkisi sayısal analizlerle araştırıldı. Beton harcının çift eksenli çekme dayanımı üzerindeki boyut etkisini, deneysel olarak bulmak için üçgen plaka test yöntemi kullanıldı. Deneyler için, çelik lifli ve lifsiz olarak üç farklı su-çimento oranına sahip harç karışımları tasarlanarak çeşitli boyutlara sahip toplamda 63 adet üçgen plaka deney numuneleri hazırlandı. Deneylerden elde edilen maksimum göçme yükleri kullanılarak hesaplanan çift eksenli çekme dayanımları üzerindeki boyut etkisi analizleri Klasik Tip I boyut etkisi yasası kullanılarak yapıldı. Üçgen plaka numunelerin sayısal modelleri sonlu elamanlar çatısı altında oluşturuldu. Sayısal analizlerle deney numunelerin maksimum göçme yüklerini hesaplamak için M7 mikrodüzlem modeli, üçgen plakanın sonlu elemanlar modelinde kullanıldı. Sayısal analizlerden elde edilen göçme yükleri kullanılarak hesaplanan çift eksenli gerilme dayanımları üzerinde boyut etkisi analizleri yapılarak deneyden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırıldı. Bu çalışmanın sonucunda, üçgen plaka test yönteminin betonun çekme dayanımı ve kırılma davranışı üzerindeki boyut etkisinin belirlenmesinde güvenilir alternatif bir test yöntemi olduğu görülmektedir.

The size effect is the one of important application of concrete fracture mechanics. Many studies have been done on the size effect in recent years. Most of studies were carried out by using specimens under uniaxial tensile stress. In this study, the size effect on the experimentally and analytically determined biaxial tensile strength is investigated by numerical analyses. The triangular plate method was used to find size effect on the biaxial tensile strength of the mortar mixtures. For experiments, the mortar mixtures that were designed by considering the three different water cement ratios and the steel fiber reinforcements were used for the preparation of a total of 63 test specimens. The size effect analyses were performed on the biaxial tensile strength, calculated by using failure load obtained from the experiments, based on Classical Type I size effect law. The Microplane Model M7 was used in the finite element model established for the triangular test specimens in order to calculate the failure loads of the testing specimens by numerical analyses. As results of this study, it was concluded that the triangular plates testing method can be used as an alternative and reliable test method to determine the size effect on the biaxial tensile strength and fracture behavior of the mortar mixture in both cases of presence and absence of steel fibers.