Replication of geomembrane interfaces using 3d printing (fused deposition modelling) technique
Geomembran arayüzlerinin 3b yazma (eriyik yığma modellemesi tekniği) kullanılarak replikasyonu
- Tez No: 662210
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NEJAN HUVAJ SARIHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Katı atık veya maden atıkları depolama sahalarında taban veya örtü kaplaması gibi çeşitli geoteknik mühendisliği uygulamalarında geomembran - zemin arayüzü oldukça önemli bir tasarım faktörü olarak önümüze çıkmaktadır. Bazı örneklerde, bu arayüzlerdeki kesme mukavemetinin yetersizliği nedeniyle kötü performans, ekonomik olmayan tasarım (geomembranı bir hendek içine sabitlemek için daha uzun membran gerekmesi gibi) veya kimi zaman yenilmeler görülmektedir. Bu yenilme davranışına karşı, çıkıntı (veya pürüz) olarak bilinen geometrik değişiklikler zemin - geomembran arayüzlerinde uygulanmaktadır. Bu çıkıntılar arayüz kesme mukavemetini kayma yerine kazıma özelliği gösteren bir yüzey sağlayarak arttırmaktadır. Bu çıkıntıların geometrik optimizasyonu üzerine yapılan çalışmalar için hızlı prototipleme yöntemlerine gerek duyulmaktadır. Bu çalışmada, piyasada bulunan HDPE geomembran örnekleri 3D yazıcılardan üretilmiş örnekler ile çekme dayanımı ve yüzey sürtünme özellikleri açısından karşılaştırılmıştır. İlk olarak, HDPE, PP, PLA, ABS ve re-PETG malzemeleri üzerinde yapılan çekme deneyleri ile prototiplenecek malzeme Polipropilen (PP) olarak belirlenmiştir. 3 tip zemin örneği, artan ince dane yüzdesi göz önünde bulunarak, Çine kumu ve plastik olmayan silt kullanılarak hazırlanmış ve zemin özellikleri belirlenmiştir. Son olarak, seçilen prototipleme malzemesi PP kullanılarak üretilen geomembran örnekleri HDPE geomembran örnekleri ile belirtilen zemin örnekleri ile, 20, 100 ve 200 kPa'lık düşey yük altında 60 x 60 mm direk kesme kutusunu deneyleri ile karşılaştırılmıştır. Yetmiş iki adet geomembran – zemin arayüzüde direkt kesme kutusu deneyi planlanmış, bu deneylerde üç farklı zemin tipi( %0, %12 ve %40 ince dane yüzdesi) gevşek ve sıkı koşullarda olmak üzere piyasadan temin edilen HDPE ve FDM tekniği ile üretilmiş PP geomembran numuneleri ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmayı kolaylaştırmak adına üç adet karşılaştırma indisi, Çıkıntı Benzerliği (AS), Düz Yüzey Benzerliği (SS) ve Güçlendirme Benzerliği (IS) hesaplanmıştır. Bu deneyler sonucunda HDPE ve PP numuneler zemin A dışında oldukça yüksek benzerlik göstermiştir. Yalnızca yuvarlak köşeli danecik yapısına sahip kum içeren zemin A numunelerinde ise bir miktar sapma, özellikle düz yüzeyli numunelerde ve yüksek normal yük altında gözlemlenmiştir. Bu sapma danecik yapısına bağlı olarak artan kazıma etkisine ve FDM tekniğinin karakteristik hatası olan daha yüksek yüzey pürüzlülüğünün etkisine bağlandığı düşünülmektedir. Son olarak, bu tekniğin geomembran arayüzlerinin geliştirilmesinde kullanılması önerilmiş ve tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
Geomembrane – soil interface is a critical consideration in geotechnical engineering applications such as liners and covers in landfills, canals or mine tailing dams. In some cases, lack of sufficient shear strength in these interfaces leads to poor performance, uneconomical design (such as requiring a longer geomembrane in an anchor trench), or may even lead to failure. To eliminate such problems, geometrical features known as asperities (or protrusions) are used on the geomembrane's interfacing faces. These asperities improve the interface shear strength by providing a surface that rakes through the soil rather than slipping. Research involving the optimization of these asperities requires rapid manufacturing of variety of these prototype geomembranes used as samples for interface shear tests. In this study, commercially available HDPE geomembrane samples are compared to 3D printed geomembrane samples in terms of their tensile strength and interface shear characteristics. Firstly, Polypropylene (PP) is selected among other thermoplastics namely PLA, ABS and re-PETG to replicate High Density Poly Ethylene (HDPE) using the data obtained from tensile strength tests. Three soil samples are prepared (containing 0%, 12% and 40% fines content) using Çine sand and non-plastic silt and the index properties for these soil samples are determined. Finally, using the selected prototyping material PP, 3D printed geomembrane samples are compared to HDPE geomembrane samples in interface with these soil samples under 20, 100, and 200 kPa vertical pressures using 60 x 60 mm direct shear tests. Seventy-two direct shear tests are conducted for geomembrane-soil interface shear strength using three different soil mixtures, where each soil sample is prepared at two different densities (loose and dense condition). To simplify the comparison of the similarity between HDPE and FDM-manufactures PP specimens, three comparison indexes are calculated, namely, Asperity Similarity (AS), Smooth Similarity (SS), and Improvement Similarity (IS). As a result of these tests, while FDM-manufactures PP showed promising and comparable results in replication of HDPE samples for all soil mixtures interfaced with geomembranes with asperities, some amount of deviation is observed in soil mixture A, which consists only of sub-angular Çine sand, interfaced with smooth PP geomembrane especially under higher normal loads. This deviation is attributed to the elevated effect of the raking mechanism provided by sub-angular sand coupled with the rougher surface profile that is a known characteristic defect of FDM manufactured parts. Finally, the use of FDM technique in optimization of geomembrane interfaces was recommended and discussed.
Benzer Tezler
- Yumuşak kil zemin üzerine inşa edilen yol dolgularında EPS geofoam ve geogrid kullanımının dolgu deplasmanlarına etkisi
The effect of the usage of EPS geofoam and geogrid on embankment displacements in highway embankments constructed on soft clay soil
EKİN KENDAL DUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜGE BALKAYA
- Malacosoma neustria nükleopolihedrovirüs (ManeNPV)'ün malacosoma disstria hücre kültüründe in vitro replikasyonu ve konak spektrumunun araştırılması
Replication of Malacosoma neustria nucleopolyhedrovirus in malacosoma disstria cell line and investigation of the host range
NURTEN GÜREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
BiyolojiKaradeniz Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL DEMİR
- Replication of a role stress model for credit marketers and development of credit marketing specific measurement scales
Başlık çevirisi yok
MEHMET S. ALTINOK
- Chilo iridescent virüsün Bombyx mori hücre kültüründe replikasyonu ve dnapol ile mcp genlerinin transkripsiyonal analizi
Replication of Chilo iridescent virus (CIV) in Bombyx mori cell culture and transcriptional analysis of dnapol and mcp genes
REMZİYE NALÇACIOĞLU
Doktora
Türkçe
2003
BiyolojiKaradeniz Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ZİHNİ DEMİRBAĞ
- Hyphantria cunea nükleopolihedrovirüs'ünün Spodoptera frugiperda ve Lymantria dispar hücre kültürlerinde replikasyonunun karşılaştırılması
Comparative replication of Hyphantria cunea nucleopolyhedrovirus in Spodoptera frugiperda and Lymantria dispar insect cell lines
İSMAİL DEMİR
Doktora
Türkçe
2004
BiyolojiKaradeniz Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİHNİ DEMİRBAĞ
