Computational modeling of thermal and shrinkage-induced cracking in concrete

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.