Computational modeling of thermal and shrinkage-induced cracking in concrete
Betonda ısı ve rötreden kaynaklı çatlamaların hesaplamalı modellenmesı̇
- Tez No: 1000271
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE, PROF. DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma betonda ısı ve rötreden kaynaklanan çatlakların hesaplamalı modellemesini konu almaktadır. Değişken boyut ve en-boy oranlarına sahip beton yapılarında, olumsuz çevresel etkilerin de eşlik ettiği içsel fizikokimyasal olaylar nedeniyle sıcaklık ve bağıl nem değişimine bağlı gradyanlar gelişir. Bu uzamsal ve zamansal gradyanlar, genellikle beton yeterince rijitleştiğinde, gerilme yoğunlaşmaları oluşturabilecek düzensiz hacimsel şekil değişimlerine neden olur. Bu durumda, kazanılan gerilme dayanımı, düzensiz hacim değişiklikleri sonucunda oluşan asal gerilmelerden daha düşük olduğunda çatlaklar oluşup, beton yapıları bunu izleyen daha yıkıcı durabilite sorunlarına neden olabilecek zararlı çevresel etkilere daha açık hale getirecektir. Bu nedenle kestirime dayalı hesaplamalı modeller, önemli beton yapıların çatlak riski analizlerini sadece tasarım aşamasında değil, inşası sırasında ve sonrasında da yapabilmek için kritik önemdedir. Bu amaçla, ısı ve rötre kaynaklı çatlamayı ayrı ayrı modellemek için çok alanlı hesaplamalı modeller geliştirildi. İlki için, hidratasyon, ısıl, mekanik ve kırılma problemlerinin bağlaşık bir şekilde çözüldüğü yarı kırılgan bir faz alanı modeliyle birleştirilmiş yeni bir kemo-termo-mekanik model önerilmek- tedir. Kuruma rötresine bağlı çatlama için, betonda temel ve kuruma sünmesini kısa ve uzun vadede tanımlamak için poroviskoelastisite kuramı kullanılarak yeni bir bağlaşık kemo-higro-mekanik model sunulmaktadır. İkinci model ayrıca rötre kaynaklı çatlamayı dikkate almak için kohezif bir faz-alan modeli ile birleştirilmiştir. Önerilen modellerin yeterlikleri, bu modellerin kullanımı ile elde edilen sonuçların literatürde bildirilen kıyaslama problemleri ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
This work is concerned with the computational modeling of thermal and shrinkage- induced cracking in concrete. Thermal and hygral gradients develop within concrete structures of varying sizes and aspect ratios due to the intrinsic physicochemical phenomena accompanied by adverse environmental effects. These spatio-temporal gradients invariably result in uneven volumetric deformations that can cause stress concentrations when the concrete is sufficiently rigid. Then, when the gained tensile strength is lower than the principal stresses generated by the non-uniform volume changes, cracks will occur and make concrete structures prone to deleterious environmental effects that can cause consequent destructive durability problems. Therefore, predictive computational models are crucial to conduct crack risk analyses not only during the design stage but also during and after the construction of important concrete structures. For this purpose, we develop multi-field computational models to simulate thermal and shrinkage-induced cracking separately. For the former, we developed a novel chemo-thermo-mechanical model coupled with a quasi-brittle phase-field model where the hydration, thermal, mechanical, and fracture problems are solved in a coupled manner. For the drying shrinkage-induced cracking, we de- velop a new coupled chemo-hygro-mechanical model within the framework of poro- viscoelasticity to describe the basic and drying creep of concrete in short- and long- terms. The latter model is further supplemented by a cohesive phase-field model to simulate shrinkage-induced cracking. The capabilities of the proposed models are assessed through the benchmark problems and experimental results reported in the literature.
Benzer Tezler
- Computational modeling of hardening concrete at mesoscale
Sertleşen betonun mezo ölçekte hesaplamalı modellenmesi
ÇAĞLAR YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- Computational modeling of frontal polymerization
Cephesel polimerleşmenin hesaplamalı modellenmesi
KORAY KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- Havacılık sektörü için yüksek oksidasyon dirençli Y-tial alaşımlarının geliştirilmesi
Development of high oxidation resistant Y-tial alloys for the aerospace industry
AHMET MİRZA EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. CEVAT BORA DERİN
- Sonlu elemanlar metodu yardımıyla nokta direnç kaynağının soğuma analizi
The finite element modeling of the thermal distribution obtained resistance spot welding results
LÜTFİYE ÇEBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT VURAL
- Önden yüklemeli bir çamaşır makinesinin dinamik olarak modellenmesi
Dynamic model of a fronty loading washing machine
MEHMET ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ATAKAN ALTINKAYNAK