Kendiliğinden Yerleşen Beton Davranışının Sayısal Model ile Benzetimi

Abstract

Kendiliğinden Yerleşen Beton (KYB), kendi ağırlığı ile döküldüğü kalıba yerleşebilen ve vibrasyon gerektirmeksizin kendiliğinden sıkışabilen özel bir beton türüdür. KYB?nin en önemli avantajı sık donatılı ve dar kesitli yapı elemanlarında, boşluksuz, ayrışma ve terleme gibi problemler yaratmadan homojenliğini ve kohezyonunu koruyabilen, yüksek işlenebilirliğe sahip bir yapı malzemesi olmasıdır. Geleneksel tasarıma sahip bir taze betonun kalıbına yerleştirilmesinde uygulanan vibrasyon, kullanılan donanım ve hassas işçilik gibi inşaat hızını ve yapı maliyetini etkileyen ilave uygulamalara KYB?de genellikle gerek kalmaz. Bunun sonucunda enerji tüketimi, işçilik maliyetleri ve porozitesi düşük, yüksek dayanıklılığa sahip sağlıklı beton ve betonarme yapı elemanlarının üretimi kolaylıkla yapılabilmektedir. KYB?nin ayrışma göstermeksizin dar ve sık donatılı kesitlerden geçebilme özelliklerinin belirlendiği standartlarca kabul edilmiş birçok deney yöntemi bulunmaktadır. Ancak özellikle büyük ölçekli, donatılı ve karmaşık geometrilere sahip inşaat elemanlarındaki KYB uygulamalarında karşılaşılacak riskleri laboratuvar deneyleri ile önceden tespit edebilmek bazen oldukça zordur. Sayısal çözümleme yöntemlerinin gelişmesi ve hesaplama kapasitesinin artmasıyla birlikte mühendislik problemlerinin sayısal benzetim tekniklerine dayalı çözümü hızla yaygınlaşmaktadır. Özellikle analitik çözümün mümkün olmadığı karmaşık akışkanlar dinamiği problemlerinin bilgisayar ortamında sayısal benzetiminin yapıldığı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) önemli bir disiplin olarak gelişmektedir. KYB?nin sayısal benzetimi üzerine son yıllarda birçok çalışma yapılmıştır. Literatürde rapor edilen KYB?nin akışkan davranışının bilgisayar ortamında sayısal benzetiminin yapıldığı sayısal model uygulamaları homojen akışkan varsayımına dayanmakta ve agrega etkileri ihmal edilmektedir. Bu proje çalışmasında öncelikle homojen akışkan kabulü yapılarak KYB?nin sayısal benzetimi yapılacak ve sonuçları bu projede gerçekleştirilecek reometre, L-kutusu, V-hunisi, J-halkası ve yayılma deney sonuçları ile karşılaştırılmış HAD modelinin doğruluğu ve hassasiyeti test edilmiştir. Daha sonra mevcut HAD modeline, agrega etkilerini içeren uygun bir ?parçacık taşınım modeli? eklenerek KYB?nin daha gerçekçi sayısal benzetimlerinin yapılması amaçlanmıştır. Bu proje çalışması sonucunda elde edilmesi amaçlanan HAD yöntemi sayesinde standart laboratuvar deneylerinde önceden belirlenmesi mümkün olmayan ve KYB?nin uygulanacağı geometrinin boyut etkisine bağlı olarak değişen ayrışma ve blokaj risklerini azaltabilmek mümkün olabilecektir.