A lattice modelling framework with applications on reinforced concrete and autoclaved aerated concrete masonry infill walls
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BEYAZIT BESTAMİ AYDIN
Danışman: KAĞAN TUNCAY
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Betonun farklı bileşenlerden oluşan doğası ve karışım kuralları, mikro, mezo ve makro ölçekler gibi farklı etki alanı seviyelerinde karmaşık davranışlara neden olur. Çatlaklar, mikro seviyeden makro seviyeye rastgele gelişir ve yapıların doğrusal olmayan tepkisine neden olur. Betonun bu tepkisini tahmin etmek, yaşlanan altyapı ve sürdürebilirlik ihtiyacı göz önüne alındığında daha önemli hale gelen betonarme yapıların performans değerlendirmesi ile doğrudan ilgilidir. Mukavemet ve deformasyon kapasitesi ile çatlak genişliği tahminleri, yapıların tasarımında ve değerlendirilmesinde yapı mühendisleri için önemli bir rol oynamaktadır. Yapılarda betondan sonra en çok kullanılan diğer bir yarı statik malzeme ise yığma elemanlardır. Yığma duvarlar farklı malzemelerden oluşur ve betona benzer karmaşık tepkiler sergiler. Duvarlar ve betonarme çerçevelerin kombinasyonu ise dolgu duvarları oluşturur. Geçmişteki depremlerde betonarme çerçeveli binalarda önemli dolgu duvar hasarı gözlemlenmiştir. Bu duvarların çökmesi can kaybına neden olabilir. Yine de, betonarme çerçeve ve dolgu duvar etkileşimini anlamak zordur, ancak doğrusal olmayan davranış birçok araştırmacı tarafından farklı ölçeklerde araştırılmıştır. Önemli gelişmelere rağmen, beton ve yığma çatlağın başlaması ve yayılmasının sayısal modellemesi hala gelişme aşamasındadır. Geçmişte birçok farklı hesaplama yaklaşımı kullanılmıştır. Bu alanda son on yılda yapılan çalışmalar, kırılma olgusunun lokal karakterini modelleyebilmek için parçacık tabanlı simülasyon yöntemlerinin (ayrık elemanlar yöntemi, kafes tabanlı yöntemler, düzleştirilmiş parçacık hidrodinamiği, vb.) kullanmaya odaklanmıştır. Bu araçların avantajları, göreceli modelleme kolaylığı ve mikrodan makro seviyelere kadar çeşitli ölçekleri bağlama yeteneği ile birkaç önemli parametre kullanarak çatlak yayılımının simülasyonudur. Bu çalışmada, doğrusal olmayan problemler için statik ve dinamik çözüm teknikleri ile peridinamikte kullanılan kavrama benzer şekilde, sürekliliğin önceden tanımlanmış bir ufuk boyunca uzanan kafes elemanları kullanılarak parçalandığı, orta ölçekli düzeyde pratik bir iki boyutlu kafes yaklaşımı önerilmiştir. Betonun sıkışma davranışı, kafes sistemi örgüsü karıştırmasını kullanan yeni bir kalibrasyon tekniği ile önerilen kafes yaklaşımı kullanılarak dolaylı bir çekme gerilim kırılması olarak ciddi derecede gözden geçirilir ve açıklanır. Umut verici sayısal sonuçlar, yalnızca gerilim kırılma özeliğine sahip kafes modelleri ile sıkışma çatlağının tahmin edilebileceğini göstermektedir. Ağ boyutu, ufuk ve yumuşama fonksiyonlarının sonuçların duyarlılığı üzerindeki etkisine odaklanan farklı göçme tiplerine sahip betonarme kirişler, kolonlar, duvarlar ve çerçeve testlerinin simülasyon sonuçları, çatlak dağılımları, aralıkları ve genel monotonik davranışı tahmini açısından deneysel sonuçlarla iyi bir uyum içindedir. Monotonik yükleme altındaki statik davranışı doğru bir şekilde simüle etmek için yeni bir orantılı-integral-türev kontrolüne sahip açık zaman entegrasyon tekniği kullanılmıştır. Önerilen yaklaşım daha sonra, donatısı otoklavlanmış gazbeton duvar dolgulu betonarme çerçevelerin tepkisini modellemek için kullanılır. İki gazbeton dolgulu duvar, karşılaştırma amacıyla test edilmiştir. Bu tür davranışların mekanik özelliklerini belirtmek için otoklavlanmış gazbeton duvarların karakterizasyon testleri için bu testlerde kullanılan duvar bileşenleri kullanılmıştır. Sonuçlar modeli kalibre etmek için kullanılmıştır. Yapılan testlere ek olarak, daha fazla doğrulama için literatürden iki test daha kullanıldı. Önerilen kafes modeli, dolgu duvarlarda çatlak yayılımını makul bir doğrulukla tahmin edebilmiştir. Çerçeve-dolgu duvar etkileşimi, basma bölgesi oluşumunu gerçekçi bir temsili sağlanarak başarılı bir şekilde simüle edilmiştir. Son olarak, yanal deformasyonun bir fonksiyonu olarak temas uzunluğu ve basınç bölgesi genişliğini incelemek için parametrik bir çalışma yapılmıştır. Sonuçlar, dolgu duvar-çerçeve temas uzunluğunun, etkileşim bölgesinin yanal deformasyon talep seviyelerine ve özelliklerine önemli ölçüde bağlı olduğunu göstermektedir. Tüm simülasyon sonuçlarının, oldukça basit ve sezgisel bir yöntemle, önerilen modelleme yaklaşımı ile yapı üzerindeki çatlak ilerleme yönünü ve akan kuvveti doğru bir şekilde tahmin etme yeteneğini gösterdiği ifade edilebilir.