Yığma yapı elemanları için izotropik hasar analizi geliştirilmesi ve sonlu eleman uygulamaları

Abstract

Yapılan insaatlarda kullanılan malzemelerin gerek tek baslarına gerekse yapı elemanı olarak dayanımlarının bilinmesi gereklidir. Bu amaçla örnegin kullanılan betondan döküm sırasında küp ya da silindir standart numuneler alınmaktadır. Kullanılan donatıdan da parçalar alınmaktadır. Donatının çekme dayanımı, betonun ise 7 veya 28 günlük dayanımları ile projede hedeflenen ya da proje hesaplarında kullanılan degerlerle karsılastırması yapılabilmektedir. Duvar elemanlar, gerek betonarme çerçevelerde dolgu malzemesi olarak kullanılması halinde gerekse tek baslarına yığma yapı elemanı olarak kullanılmaları durumlarında çok önemli yapı elemanlarıdır. Bunların çerçevelerle birlikte değerlendirilmeleri çalışmaları artan yoğunlukla devam etmektedir. Yığma yapı elemanı olarak kullanılmaları halinde duvarların tasıma kapasiteleri çok daha önem kazanmaktadır. Bu durumda duvarın basınç dayanımının belirlenebilmesi icin gelistirilmis yöntem duvarda kullanılan yığma birimi, harç ve dolgu betonundan yapılmış prizmaların denenmesidir. Bu prizmaların boyutları gerçek duvarın eksenel yük altındaki davranışı ya da kırılma biçimini yansıtacak sekilde seçilmektedir. Bu amaçla yapılmış çalışmalarda ve yönetmeliklerde bu boyutun, yüksekligin kalınlıga oranı 2 ila 5 arasında seçilmesi durumunda duvarın genel kırılma biçimi ile aynı olacagı gösterilmistir. Böylece büyük boyutlu duvarları denemek yerine bu prizmaların denemesi yönünde bir ortak standart gelistirilmeye çalısılmıstır. Duvarın, betonarme veya çelik çerçevelerin dolgu malzemesi olarak birlikte kullanıldıgı durumlarda yapılmıs çalısmalarda da bu duvarla aynı malzemeden yapılmıs prizmalar denenmektedir. Bu prizmalar, betondan alınan küp ya da silindir numunelerin esdegeri veya benzeri sayılabilir. Ya da duvardan alınan numune olarak adlandırabilir.Bu prizmaların tarihi yıgma yapıların dayanımlarını belirlemek amacıyla da kullanılmaları mümkündür. Bu amaçla, tarihi yapıdan alınacak iki ya da üç yıgma biriminden yapılacak yığma prizma denenebilir.Bugüne dek yapılan çalısmalarda eksenel basınç altında içi bos veya doldurulmus prizmalar denenerek davranıs incelenmistir. Bazı arastırmacılar da bu deney sonuçlarına dayanarak prizmanın basınç dayanımını tahmin etmeye yönelik bagıntılar önermislerdir. Bazı Araştırmacılar da, bindirmesiz örülen prizmaların davranısını incelemek amacıyla doğrusal sonlu eleman analizlerini gerçeklestirmislerdir.Bu tez çalısmasında literatürde deney sonuçları var olan prizmaların blok, harç ve dolgu malzemesi etkin olacak sekilde üç boyutlu sonlu eleman modelleri LUSAS programında yapılmıştır. Modeli gerçeklestirilen prizmaların dogrusal olmayan üç boyutlu sonlu eleman analizlerinde Drucker-Prager kırılma kriteri ve izotropik hasar modeli (Oliver modeli)kullanılmıstır. Bu analizler sonucunda, blok, harç ve dolgu betonun dayanımına baglı olarak Drucker-Prager kırılma kriterinin malzeme parametreleri olan kohezyon ve içsel sürtünme açısı ve malzeme hasar parametresi degerleri için bagıntılar önerilmistir. Bu analizlerin sonuçları kullanılarak içi bos ve içi dolu prizmaların basınç dayanımlarını tahmin etmeye yönelik iki bagıntı önerilmistir. Bu bagıntıların en önemli özelligi dogrusal olmayan sonlu eleman analizlerinden elde edilmis olmalarıdır. Böylece prizmaların davranısı daha gerçekçi olarak tahmin edilebilmektedir. Önerilen malzeme parametreleri kullanılarak, hazır sonlu eleman programlarında modeli yapılacak prizmaların analizleri yapılabilir.Son olarak YTÜ laboratuarlarında içi bos ve içi degisik dayanıma sahip dolgu betonu ile doldurulmus prizmalar denenmistir. Bu prizmaların denemesi ile davranısın nasıl olduğu gözlemlenebilmiştir. Ayrıca denenen prizmaların da üç boyutlu dogrusal olmayan sonlu eleman analizleri yapılmıstır. Bu analizlerin sonuçları ile, deney ve önerilen bağıntıların sonuçları karsılastırılmıs ve sonuçların uyumlu oldugu görülmüstür.