3D printed concrete: Multiscale mechanical characterization and computational modeling
3B baskılı beton: Çok ölçekli mekanik karakterizasyon ve hesaplamalı modelleme
- Tez No: 847594
- Danışmanlar: PROF. DR. AFŞİN SARITAŞ, DOÇ. DR. ÇAĞLA AKGÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu yüksek lisans tezi, mikro, mezo ve makro yapısal ölçeklerde 3B Baskılı Beton (3BBB) yapıların fiziksel, mekanik ve termal özelliklerinin kapsamlı bir araştırmasını sunmaktadır. Tezin ana odağı, özenli mekanik testler altında tam ölçekli duvarların analizleri olup dikkate değer ve yeni bir keşfi ortaya çıkarmaktadır: 3BBB duvarlarının alt kısmının mekanik özellikleri (basınç dayanımı, elastik modül ve çekme dayanımı) üst kısımlara kıyasla sırasıyla %108, %53 ve %100'e kadar artmıştır. Bu yeni ve baskın yükseklik etkisinin mekanik özellikler üzerindeki etkisi, 3BBB malzemesinde daha önce bilinen anizotropik davranışı domine etmektedir. Araştırma, çevrimsel beton yüklemesi için Sürekli Hasar Plastiklik Modelini (CDPM) sunarak malzeme modellemeye de uzanmaktadır. Geriye doğru Euler yöntemi kullanılarak yapılan sayısal uygulama titizlikle incelenmiştir. Mikro ve mezo ölçekler, bilgisayarlı tomografiler (BT) kullanılarak incelenmekte, CDPM ve çekme-ayırma yasaları kullanılarak sonlu eleman yöntemleri aracılığıyla gözeneklilik ve ara katman etkilerinden kaynaklanan anizotropik davranışa ışık tutulmaktadır. Makro yapısal değerlendirme, 3BBB duvarların deprem performansı için kırılmaya kadar yanal yüklere maruz bırakılmasını içerir. Bu duvarların yer değiştirme ölçümlerini ve kırılma davranışını değerlendirmek için dijital görüntü korelasyonu yöntemi kullanılmaktadır. Kafes ve gövde elemanları dahil olmak üzere münferit bileşenlerin katkıları, sonlu eleman simülasyonları kullanılarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Bu tez, sadece 3BBB malzemesinin anizotropik davranışı hakkındaki anlayışı genişletmekle kalmaz, daha da önemlisi mekanik özellikler üzerinde yeni ve daha baskın bir yükseklik etkisini ortaya çıkarır. Bulgular, mevcut bilgiye önemli ölçüde katkıda bulunmakta olup, 3BBB alanında gelecekteki araştırmalar ve pratik uygulamalar için sonuçlar doğurmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a comprehensive exploration of the physical, mechanical, and thermal properties of 3D Printed Concrete (3DPC) structures across micro, meso, and macrostructural scales. The central focus is the analysis of full-scale walls under rigorous mechanical tests, revealing a notable and novel discovery: the mechanical properties —compressive strength, elastic modulus, and tensile strength— of the lower part of the 3DPC walls enhanced by up to 108%, 53%, and 100%, respectively, compared to the upper parts. This novel and dominant elevation effect on mechanical properties surpasses the previously known anisotropic behavior in 3DPC. The investigation extends to material modeling, introducing the Continuum Damage Plasticity Model (CDPM) for cyclic loading of concrete. The numerical implementation using the Backward-Euler method is meticulously examined. Micro and meso scales are scrutinized using computed tomograms (CT), shedding light on anisotropic behavior due to porosity and interlayer effects through finite element methods by using CDPM and traction-separation laws. The macrostructural assessment involves subjecting 3DPC walls to lateral loads up to failure for earthquake performance. Digital image correlation method is used to evaluate displacement counters and fracture behavior of these walls. The contributions of individual components, including truss and web elements, are thoroughly examined using finite element simulations. This thesis not only expands the understanding of the anisotropic behavior of 3DPC but reveals a novel and more dominant elevation effect on mechanical properties. These findings contribute significantly to existing knowledge and bear important implications for future research and practical applications in the realm of 3DPC.
Benzer Tezler
- 21. yüzyılda konstrüksiyon teknolojilerindeki yenilikler: Malzeme ve yöntemlerin inşaat sektörüne etkileri
Innovations in construction technologies in the 21st century: The impact of materials and methods on the construction industry
IRADA BINNATOVA
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mimarlıkİstanbul Aydın ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLEK YASAR
- Toplu konutlardaki yüksek konut bina uygulamalarında psiko sosyal gereksinmeler açısından kullanıcı memnuniyetinin irdelenmesi
A study about the user's appeciation from the point of view of psycho-social necessities at the high housing buildings in the collective housing areas
BETÜL ARMAĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSİN EMİROĞLU
- Climate change impact on a 3D printed concrete building
İklim değişikliğinin 3B beton yazıcılar ile üretilmiş yapılar üzerindeki etkisi
FURKAN SİNAN ÜĞÜTMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
MimarlıkOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK GÜRSEL DİNO
DOÇ. DR. ÇAĞLA MERAL AKGÜL
- A preliminary investigation for potential use of 3D printed concrete in earthquake resistant construction
3D baskılı betonun depreme dayanıklı yapı inşaatında potansiyel kullanımı için ön bir araştırma
REZA PARTOVI MERAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN
- Mechanical performance of 3D-printed concrete containing nano clays and recycled concrete fines
Nano killer ve geri dönüştürülmüş beton ince malzemeleri içeren 3D baskılı betonun mekanik performansı
MAHMUT KEREM SARIKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
İnşaat MühendisliğiÖzyeğin Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEYNEP BAŞARAN BUNDUR