Experimental and numerical investigation of shrinkage mechanism of plain and reinforced concrete members

Beton büzüşmesi, bir beton elemanın hacminde azalmaya neden olan uzun vadeli bir süreçtir. Güncel beton modellerinin çoğunda büzüşme, en uzun boyut boyunca sabit ve sınırlandırılmamış bir kısalma olarak kabul edilir, ancak gerçekte, elemanın içerisinde büzüşme deformasyonlarını sınırlayan agregaların ve donatıların varlığı nedeniyle homojen olmayan bir gerinim dağılımı meydana gelir. Tüm yüzeydeki bu tür homojen olmayan deformasyonları ölçmek için dijital görüntü korelasyon (DIC) yöntemi iyi bir adaydır. Geleneksel DIC yönteminde, yüksek hızlı video kameralar kullanılır, ancak bunların ölçüm hassasiyeti, büzüşmeden kaynaklı mikrometre mertebesindeki deformasyonları ölçmek için yeterli olmayabilir. Bu nedenle, bu çalışmada DSLR kameralar aracılığıyla elde edilen yüksek çözünürlüklü görüntüleri kullanarak, beton elemanların yüzeylerinde oluşan kuruma kaynaklı büzüşme deformasyonunu ölçmek için yeni bir DIC tabanlı ölçüm yöntemi önerilmiştir. Önerilen yöntemin geçerliliği ilk olarak üç farklı deneysel çalışmada test edilmiştir. Daha sonra, birkaç beton kirişin serbest ve sınırlandırılmış sınır koşulları altında donatılı ve donatısız büzüşme deformasyonları, bu yeni deney düzeneğinde iki ay süreyle önerilen yöntemle ölçülmüştür. Bu sayede tüm yüzeyde agregalar ve donatı çubuklarından dolayı homojen olmayan gerinim dağılımı elde edilmiştir. Düz ve betonarme elemanların büzüşme davranışını sayısal olarak elde etmek için, örtüşen kafes yöntemine dayanan yeni bir mezo-ölçek modelleme ve kalibrasyon yaklaşımı da geliştirilmiştir. Bu yeni yaklaşımın geçerliliği, sayısal sonuçların büzüşme deneylerinin DIC ölçümleri ile karşılaştırılmasıyla sınanmıştır. Elde edilen sayısal sonuçlar, önerilen sayısal yaklaşımın düz ve betonarme elemanların büzüşme deformasyonlarını modelleme kapasitesine sahip olduğunu göstermektedir.