A study on mechanical behavior of structural composites reinforced with wheat straw fibers and their use as building materials
Saman lifleriyle güçlendirilmiş yapısal kompozitlerin mekanik davranışları ve yapı malzemesi olarak kullanımları üzerine bir çalışma
- Tez No: 742108
- Danışmanlar: PROF. DR. ANTHONY J LAMANNA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kompozit malzemeler, Stres-mekanik, İnşaat malzemeleri, Composite materials, Stress-mechanical
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Tulane Unıversıty
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu fizibilite çalışmasının amacı, saman kompozitlerinin deneysel davranışını, çevresel performansını incelemek ve kompozitin bir modelini geliştirmeye başlamaktı. Malzeme, 50,8 mm (2 inç) çapındaki donatılar şeklinde bağlanmış buğday samanlarından imal edimiş ve düşük mukavemetli bir çimentolu matrisi ile birlikte kullanılmıştır Malzemenin farklı bileşenleri bir dizi sıkıştırma, çekme ve eğme testinde test edilmiştir. Gerilim testleri tek tek buğday samanları ve saman donatıları üzerinde gerçekleştirilmiştir. Saman donatıların, donatı demetlerinin ve kompozit kısa kolonların davranışları sıkıştırmada incelenmiştir. Saman donatılı kirişleri için daha büyük ölçekli deneyler yapılmış; dört nokta eğilme testlerinde test edilmiştir. Bu testlerde uzunluk ve saman türü gibi parametreler incelenmiştir. Düşük mukavemetli çimentolu matris numuneleri üzerinde yapılan basınç testleri, saman donatılı çimentolu matrisler ile karşılaştırıldığında, yük taşıma kapasitesinin %200'den fazla arttığı gösterilmiştir. Toplam 65 farklı numune test edilmiş ve numune sayısı üretim şirketinin teslimatı ile sınırlandırılmıştır Buğday samanı ve saman donatıların çekme ve basma durumlarında sonlu elemanlar analizini (FEA) gerçekleştirmek için ABAQUS sonlu elemanlar modelleme programı kullanılmıştır. Model için malzeme özellikleri hem ölçülen özelliklerden hem de mevcut literatür kaynaklarından elde edilmiştir. Deneylerden elde edilen sonuçlar sonlu eleman modelleri ile iyi bir uyum göstermiştir. Malzemenin üretim ve yapımının çevresel etkileri yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDA) tekniği ile araştırılmıştır. Analiz için birim olarak basit bir duvar sistemi seçilmiş ve yaşam döngüsü etki değerlendirmesi sonuçları ahşap bir duvar sistemi ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar, saman donatı kompozit duvar sisteminin üretim, yapım ve bertarafının, çoğunlukla kompozitin çimentolu matris bileşeni nedeniyle çevresel etki kategorilerinin çoğunda ahşapla inşa edilen bir sistemden daha büyük çevresel etki puanlarına sahip olduğunu göstermiştir. Fizibilite çalışması, malzemenin yapısal inşaat için iyi bir aday olabileceğini göstermiştir. Kompozit, bu kriterlerin konut ihtiyaçları için kritik olduğu bölgelerde kullanılabilecek ucuz, yerel olarak temin edilebilen ve çevre dostu bir yapı malzemesi sunulabilir
Özet (Çeviri)
The purpose of this feasibility study was to examine the experimental behavior, environmental performance of oriented straw cable composites, and begin to develop a model of the composite. The material is made of wheat straws bound in cables of 50.8 mm (2 in.) diameter which were then used to reinforce a low strength cementititous matrix Several different components of the material were tested in a series of compression, tension, and bending tests. Tension test were performed on individual wheat straws and straw cables. Behavior of the straw cables, cable bundles, and oriented straw composite short columns were examined in compression. Larger scale experiments were conducted for oriented straw cable beams; they were tested in four point bending tests. Parameters such as length and straw type were examined in these tests. Comparing the compression tests performed on these low strength cementitious matrix samples with oriented straw cable reinforced cementitious matrices it was shown that the load carrying capacity was increased by more than 200%. A total of 65 different specimens were tested and the number of specimens was limited by the delivery of the production company A finite element modeling program ABAQUS was used to conduct finite element analysis (FEA) of the wheat straw and straw cables in tension and compression. The material properties for the model were obtained from both measured properties and literature sources available. The results obtained from experiments were in good agreement with the finite element models The environmental impacts of production and construction of the material was investigated by means of life cycle assessment (LCA) technique. A simple wall system was selected as the unit for the analysis and the life cycle impact assessment results were compared with a timber wall system. The comparisons showed production, construction, and disposal of an oriented straw cable composite wall system had larger environmental impact scores than a system constructed with timber in most of the impact categories mostly due to the cementitious matrix component of the composite The feasibility study showed that the material can be a good candidate for structural construction. The composite can offer an inexpensive, locally available, and environmentally friendly construction material that can be used in regions where these criteria are critical for housing needs
Benzer Tezler
- Evaluation of thermal, rheological, and dynamic mechanical properties of CNT reinforced PEI and PEEK composites: A comparative study
KNT takviyeli PEI ve PEEK kompozitlerinin termal, reolojik ve dinamik-mekanik özelliklerinin karşılaştırılması
FULDEN KAYGINOK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Grafen takviyeli karbon elyaf kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of the mechanical performance of carbonfiber composites reinforced with graphene
SEDAT ENES SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT ÇALIŞKAN
- Karbon elyaf dokuma (5-HS) takviyelı termoplastık (PPS) kompozitte serim açısının balistik davranışa etkisi
The effect of layup angle on ballistic behavior in carbon fiber (5-HS) reinforced thermoplastic (PPS) composites
YAVUZ GENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAŞAR KAHRAMAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET MUAZ YALÇIN
- Jüt lifi takviyeli polipropilen kompozitlerde maleopimarik asidin uyumlaştırıcı etkisi
The effect of maleopimaric acid as a compatibilizer on jute fiber reinforced polypropylene composites
MESUT TOZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL
- An experimental study on the behavior of square short concrete columns confined with hybrid frpunder monotonic axial compression stress
Monotonik eksenel basınç yüklemesi altında hibrit liflipolimer malzeme ile sargılanmış kare beton kolonların davranışı üzerine deneysel bir çalışma
BILAL IBRAHIM MAJEED AL-OUBAIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN