Atık kenevir lifli hibrit kirişlerin deneysel ve sonlu eleman analizi
Experimental and numerical investigation of waste hemp fiber reinforced hybrid beams
- Tez No: 1009302
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ELİF BORU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda sürdürülebilir gelişme kavramı, ekonomik büyüme ile çevresel koruma arasında denge kurmayı amaçlayan önemli bir yaklaşım olarak öne çıkmaktadır. Çevresel etkisi yüksek olan inşaat sektöründe sürdürülebilir malzemelerin kullanımı giderek önem kazanmaktadır. Bu kapsamda, çevre dostu ve yerli üretim potansiyeline sahip kenevir liflerinin yapı sektöründe kullanımı son yıllarda dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, atık kenevir halatının beton lifi olarak kullanıldığı hibrit kirişlerin eğilme davranışı deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Farklı lif oranları (%0.5 ve %1) ve farklı kiriş tasarımlarının (beton ve cam elyaf takviyeli polimer (GFRP) kutu profilli kirişler) eğilme davranışına etkileri karşılaştırılmıştır. Sürdürülebilir ve ekonomik açıdan uygulanabilir hibrit kirişlerin eğilme performansı araştırılmıştır. Dört noktalı eğilme deneylerinden elde edilen veriler ABAQUS sonlu elemanlar programında modellenmiş ve sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Doğrulan nümerik modeler ile oluşturulan gerçek boyutlu kirişler üzerinde GFRP et kalınlığının ve kiriş boyutlarının değiştirilmesiyle parametrik bir çalışma yapılarak bu değişkenlerin eğilme davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel ve nümerik sonuçların karşılaştırılmasıyla kenevir lif takviyeli hibrit kirişlerin eğilme davranışına katkıları ortaya konulmuştur. Kenevir lifinin beton içerisine ilave edilmesi, kirişlerin eğilme altında daha sünek bir davranış göstermesine katkı sağlamıştır. Elde edilen bulgular, kenevir lif takviyeli GFRP hibrit kirişlerin sürdürülebilir ve alternatif bir yapı elemanı olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, elde edilen sonuçlar doğrultusunda kenevir lif katkısının yalnızca süneklik üzerinde değil, aynı zamanda çatlak oluşumu ve ilerlemesi üzerinde de olumlu etkiler sağladığı değerlendirilmektedir. Liflerin beton matrisi içerisinde köprüleme etkisi oluşturarak çatlak genişliklerini sınırladığı ve enerji yutma kapasitesini artırdığı düşünülmektedir. Ayrıca, GFRP kutu profil ile betonun birlikte çalışması sayesinde kompozit davranışın iyileştiği ve taşıma kapasitesinin daha dengeli bir şekilde dağıldığı görülmüştür. Bu durum, özellikle deprem gibi dinamik yükler altında yapı elemanlarının performansını artırabilecek önemli bir avantaj olarak değerlendirilebilir. Sonuç olarak, hem çevresel sürdürülebilirlik hem de mekanik performans açısından kenevir lif takviyeli hibrit kirişlerin gelecekteki mühendislik uygulamalarında daha yaygın bir şekilde kullanılabileceği öngörülmektedir. Bu kapsamda elde edilen bulguların, sürdürülebilir yapı malzemelerinin geliştirilmesine yönelik literatüre katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Ayrıca, ilerleyen çalışmalarda farklı lif oranları ve kesit geometrileri dikkate alınarak daha kapsamlı değerlendirmelerin yapılması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
In recent years, the concept of sustainable development has emerged as a significant approach aimed at establishing a balance between economic growth and environmental protection. In the construction sector, which has a high environmental impact, the use of sustainable materials has gained increasing importance. In this context, hemp fibers, which are environmentally friendly and have the potential for local production, have attracted considerable attention in the construction industry. In this study, the flexural behavior of hybrid beams incorporating waste hemp rope as concrete fiber was investigated both experimentally and numerically. The effects of different fiber ratios (0.5% and 1%) and different beam configurations (plain concrete and glass fiber reinforced polymer (GFRP) box-profile beams) on flexural behavior were comparatively evaluated. The flexural performance of sustainable and economically feasible hybrid beams was examined. The data obtained from four-point bending tests were modeled using the ABAQUS finite element software, and numerical analyses were conducted. Based on the validated numerical models, a parametric study was carried out on full-scale beams by varying the GFRP wall thickness and beam dimensions, and the effects of these parameters on flexural behavior were investigated. By comparing experimental and numerical results, the contribution of hemp fiber-reinforced hybrid beams to flexural behavior was demonstrated. The addition of hemp fibers into the concrete improved the ductile behavior of the beams under flexural loading. The findings indicate that hemp fiber-reinforced GFRP hybrid beams can be used as a sustainable and alternative structural element. Furthermore, it was observed that the inclusion of hemp fibers not only enhances ductility but also has positive effects on crack initiation and propagation. It is considered that the fibers provide a bridging effect within the concrete matrix, limiting crack widths and increasing energy absorption capacity. In addition, the composite action between the GFRP box profile and the concrete improved, resulting in a more uniform distribution of load-carrying capacity. This behavior can be considered a significant advantage, particularly for improving the performance of structural elements under dynamic loads such as earthquakes. In conclusion, hemp fiber-reinforced hybrid beams are expected to be more widely used in future engineering applications in terms of both environmental sustainability and mechanical performance. The findings of this study are anticipated to contribute to the existing literature on the development of sustainable construction materials. Moreover, it is recommended that future studies consider different fiber ratios and cross-sectional geometries for more comprehensive evaluations.
Benzer Tezler
- Lignoselülözik tarımsal atıklar ile modifiye edilmiş tortul kayaç katkılı hibrit polyester kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and thermal properties of hybrid polyester composites modified with lignocellulosic agricultural wastes and sedimentary rock additives
HEBA ASKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVDET AKOSMAN
- Development and optimization of natural fiber–reinforced thermoplastic compounds for sustainable lightweight automotive components
Sürdürülebilir hafif otomotiv bileşenleri için doğal elyaf takviyeli termoplastik bileşiklerin geliştirilmesi ve optimizasyonu
NARGIZ ALIYEVA
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve TeknolojisiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURCU SANER OKAN
- Kenevir atık tozu içeren polipropilen matriksli termoplastik kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical properties of polypropylene matrix thermoplastic composites containing hemp waste powder
BORA MERT ÖZDARENDELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriOndokuz Mayıs ÜniversitesiKenevir Araştırmaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR DEMİRCAN
- Yapay ve doğal lifli malzemeler ile güçlendirilmiş beton yapı elemanlarının incelenmesi
Investigation of concrete structural elements reinforced with artificial and natural fibrous materials
YUSUF KENAN AKÇAAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDAT SAVAŞ
- Geri dönüşüm iplikçiliğinde kenevir lifi kullanımının araştırılması
Investigation of the use of hemp fiber in recycling spinning
SEHER KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUşak ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EREN ÖNER