Mod I beton kırılmasında çentik ve boyut etkisi üzerine bir çalışma
A study on notch and size effect of concrete fracture in mode I
Yazar: YASİN ÇAĞLAR
Danışman: PROF. DR. SIDDIK ŞENER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
80 adet deney numunesi içeren çalışmada, amaç çentikli ve çentiksiz beton kiriş elemanlarında boyut ve çentik etkilerinin gözlemlenmesi ve bu etkilerin deneysel ve sonlu elemanlar metodları ile araştırılmasıdır. Bu amaçla dört farklı boyutta çentikli ve çentiksiz olmak üzere herbiri dörder elemanlı ve beş çentik oranlı toplam seksen adet kiriş hazırlanmış ve deneyleri yapılmıştır. Atena 3D sonlu elemanlar analiz programı yardımıyla modellenen elemanların analizleri yapılmış deney sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Elde edilen deneysel veri ve bulunan sayısal sonuçların birbirleriyle uyumlu oldukları görülmüştür. Sonuçlar ele alındığında beton kirişlerde genel mukavemet hesaplarının aksine beton kirişlerinin karakteristik boyutları arttığında kırılma anında elde edilen nominal gerilmelerde azalma görülmüştür. Bu etkiler bize çentikli ve çentiksiz beton kirişlerde boyut ve çentik etkisinin varlığını kanıtlamaktadır. En büyük agrega çapı olan 10 mm'ye eşit ve daha altında çentik derinliğine sahip sığ çentikli kirişlerde boyut etkisi tipi Tip II'den ziyade çentiksiz yani Tip I'e yaklaşmaktadır. Çentik derinlikleri arttıkça Tip I'den Tip II boyut etkisine daha fazla yaklaşmaktadır. Orta çentikli D=40 ve 93 mm olan kirişlerin çentik derinlikleri sırasıyla 3 ve 7 mm dolayısıyla en büyük agrega çapından küçüktür. D=215 ve 500 mm olan kirişlerin çentik derinlikleri sırasıyla 16 ve 38 mm dolayısıyla en büyük agrega çapı olan 10 mm'den büyüktür. Büyük çentikli D=40 mm olan kirişlerin çentik derinlikleri 6 mm, en büyük agrega çapından küçüktür. D=93, 215 ve 500 mm olan kirişlerin çentik derinlikleri sırasıyla 14, 32 ve 75 mm, dolayısıyla en büyük agrega çapı olan 10 mm'den büyüktür. Boyut etkisi Tip II davranışı sergilemektedir. Derin çentikli kirişlerin çentik derinlikleri sırasıyla 12, 28, 65 ve 150 mm'dir, Tamamı en büyük agrega çapından büyüktür. Boyut etkisi olarak derin çentikli kirişlerde Tip II davranışı tam olarak  gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this experimental and numerical study that consists of 80 test specimens, the aim was to observe  notch and size effect in notched and unnotched specimens and investigation of the effects by means of experimental and finite element methods. Five groups having different size, notched and unnotched beams which have four specimens in each group and four different notch ratio; totally 80 specimens were prepared and tested. Atena 3D programme was used for finite element analyses and results are observed in compliance with the experimental results. Considering both the notched and the unnotched concrete experimental and numerical results, in contrast to the conventional strength calculations, when size of the beam's characteristic dimension increased, reduction of the nominal stress during fracture was observed. These effects prove us the existence of the size and notch effect in notched and unnotched concrete beams. In the beams where the notch depths are equal and lower than the maximum aggregate size which is 10 mm in shallow notched beams, size effect type behavior is closer to Type I rather than Type II. When the notch depth increases, Type I to Type II size effect behavior transition can be observed. D=40 and 93 mm middle notched beams' notch depths are 3 and 7 mm, respectively, and therefore lower than maximum aggregate size. D=215 mm and 500 mm middle notched beams' notch depths are 16 and 38 mm respectively, hence greater than the maximum aggregate size. D=40 mm large notched beams' notch depth is 6 mm, lower than the maximum aggregate size. D=93, 215, and 500 mm large notched beams' notch depths are, 14, 32, and 75 mm respectively, and hence greater than 10 mm. Size effect behavior is very closer to Type II size effect law. Finally D=40, 93, 215, and 500 mm deep notched beams' notch depths are 12, 28, 65, and 150 mm respectively, and beams were observed exactly like Type II size effect law.