Beton Ağırlık Barajların Kırılma Mekaniği Prensipleriyle Analitik İncelenmesi

Abstract

Beton ağırlık barajlarda, hidratasyon ısısı, rötre, aşırı iklimsel değişiklikler, birleşim bölgelerindeki zayıf bağlantılar, sınırlandırılmış deformasyonlar, hacim değişiklikleri ve sismik yüklemelerden dolayı çatlaklar oluşabilmektedir. Çatlamış bir yapı, ancak kırılma mekaniği prensipleri kullanılarak gerçekçi bir şekilde analiz edilebilir. 1980' lere kadar yapılan deneysel çalışmalar, Lineer Elastik Kırılma Mekaniğinin (LEKM) beton gibi yarıgevrek malzemelerde geçersiz olduğunu gösterdi. Bunun sebebi çatlağın gerisinde büyük yer işgal eden ve gerilme transferini mümkün kılan aşırı çatlaklı Kırılma Süreci Bölgesinin (KSB) varlığıdır. Bu sebeple şartnameler ve araştırmacılar tarafından lineer olmayan kırılma mekaniği yaklaşımları geliştirilmiştir. Ancak baraj gibi kütle betonlarda, KSB ihmal edilebilecek seviyede küçük olduğundan LEKM kanunları bu tip yapılarda geçerlidir. Sunulan çalışmada, gövde ağırlığı, hidrostatik yük ve çatlak bölgesinde kaldırma kuvvetine maruz çatlaklı üçgen beton ağırlık barajlar, LEKM e göre analitik olarak incelenmiş, elde edilen sonuçlar literatürdeki çalışmalarla karşılaştırılmış ve müspet sonuçlar elde edilmiştir.

The cracks in dam concrete may be occurred due to some effects such as heat of hydration, creep, excessive change of climate, volumetric change and earthquake. A cracked structure can be well investigated by fracture mechanics. The experimental studies on fracture mechanics of concrete until 1980s revealed that classical linear elastic fracture mechanics (LEFM) was invalid for quasi-brittle materials such as concrete. This inapplicability of LEFM is due to existence of an inelastic zone with large scale and full cracks in front of the crack tip in concrete. This so-called fracture process zone is ignored by LEFM. For this reason, many non-linear fracture models have been developed by design codes and investigators. However, LEFM can be used in mass concrete such as dam. İn this study, the cracked triangular dams subjected to dead load, reservoir load and full uplift pressure were investigated according to LEFM, theoretically. The results of analysis look viable and very promising.