Geleneksel betonlarda kohezyon ve içsel sürtünme açısının deneysel olarak belirlenmesi

Abstract

Yapıların doğrusal olmayan sonlu eleman analizlerinde beton malzeme için kullanılan kırılma modellerinden biri olan Drucker-Prager kırılma kriterinin malzeme sabitleri olan "kohezyon" (c) ve "içsel sürtünme açısı" ( değerleri genellikle daha önceki benzer çalışmalardan aynen alınmakta ancak, kullanılan bu sabitlerin gerçek davranışı ne derecede temsil ettiği çoğu zaman şüpheli olmaktadır. Bu nedenle bu çalışmada, söz konusu sabitlerin geleneksel beton için deneysel olarak belirlenmesi ve mevcutlarına ek bir veri kaynağı ile birlikte, bu verilerden çıkartılmış deneysel bağıntıların elde edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, tasarlanıp imal ettirilen bir deney sistemi kullanılarak, 14.4MPa ≤ fc-küp ≤ 47.0 MPa aralığında ortalama dayanımlara sahip prizmatik beton deney numuneleri üzerinde "direkt kesme" deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerden elde edilen sonuçlara göre, kohezyon değeri 2.94 MPa ~ 12.34 MPa arasında, içsel sürtünme açısı ise (29.8)° ~ (38.6)° arasında belirlenmiş, ortalama beton dayanımı, en büyük agrega tane çapı ve kesme açıklığının değişken olarak kabul edildiği bazı bağıntılar önerilmiştir. Deneyler, en büyük agrega tane çapı büyüdükçe kohezyon ve içsel sürtünme açısının arttığını, kesme açıklığının =0.5D'den =1.0D'ye yükselmesi durumunda kohezyonun azaldığını, içsel sürtünme açısının ise arttığını göstermiştir. Drucker- Prager material model is the one of the failure criterias which is using in nonlinear finite element analysis of concrete structures. Material constants of Drucker-Prager failure criteria are cohesion and internal friction angle. These constants are usually determining according to previous studies but, it is questionable that how this approach represents the real behavior of concrete. The main purpose of this study is experimentally determining the constants for ordinary concrete and obtain experimental formulas which derived from new experimental data. To do this, an experimental setup was designed and manufactured. Then direct shear tests were done on prismatic concrete specimens which mean compressive strengths between 14.4 MPa ≤ fc-cube ≤ 47.0 MPa. According to the experimental results, cohesion and internal friction angle were obtained between 2.5 MPa – 12.34 and (29.8)° - (38.6)° respectively and some formulas were suggested where mean compressive strength, maximum aggregate size and shear gap were the main variables. According to experimental results, cohesion and the internal friction angle increases when maximum aggregate size increases, cohesion decreases and internal friction angle increases when the shear gap increases from 0.5 D to 1.0 D.