Geri Dön

High Strength and High Stiffness Glass-GFRP Sandwiches:Towards Next Generation of Glass Structures

Yüksek Mukavemetli ve Yüksek Sertlikte Cam-GFRP Sandviçler: Yeni Nesil Cam Yapılara Doğru

  1. Tez No: 876260
  2. Yazar: FEYZA NUR YILDIRIM
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MITHILA ACHINTHA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: University of Southampton
  10. Enstitü: Yurtdışı Enstitü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Yapı ve Altyapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 247

Özet

Cam, fiziksel-kimyasal özellikleriyle çekici bir yapı malzemesidir. Cam ürünlerindeki son gelişmelerle birlikte, iyi aydınlatılmış ve ferah cam binaların inşası daha yaygın hale gelmiştir. Bununla birlikte, çağdaş cam yapılar kırılgan malzeme davranışı, düşük çekme mukavemeti ve düşük mukavemet/ağırlık oranı gibi zayıflıklara sahiptir. Çağdaş cam yapıların zayıf yönleri olsa da, cam elyaflar geleneksel yapı malzemelerine göre yüksek mukavemet/ağırlık oranı ve sertlik gibi belirli mekanik özellikler sunmaktadır. Bu sorunları ele almak için cam, inşaat mühendisliği uygulamalarında camın çatlama sonrası direncini ve kademeli başarısızlığını artırmak için genellikle Cam Elyaf Takviyeli Polimer (GFRP) gibi takviye malzemeleriyle birleştirilir. Bu araştırma, monolitik cam ve tavlanmış lamine cama kıyasla daha yüksek yük kapasitesi, eğilme sertliği ve güvenli, kademeli arıza davranışına sahip yeni bir Cam-Cam Elyaf Takviyeli Polimer (GFRP) sandviçi araştırmak için yapılan deneysel kavram kanıtı araştırmasını sunmaktadır. Yeni Cam-GFRP yapısal sandviç numuneleri, iki cam kabuğun (üst ve alt cam levhalar) üç boyutlu (3D) bir GFRP çekirdek ile tek bir işlem olan Vakum İnfüzyon İşlemi (VIP) yöntemi kullanılarak tatmin edici optik geçirgenlik ve mekanik özelliklerle birleştirilmesiyle üretilmiştir. Sonuç, düşük viskoziteli akrilik reçinenin, çekirdeği nispeten ince iki cam levhaya bağlamak için hafif ve yarı saydam Cam-GFRP sandviç üretmek üzere infüze edilebileceğini göstermiştir. Uygun bir VIP metodolojisi geliştirilmiş ve yeni sandviçin optik ve mekanik özellikleri doğrulanmıştır. Atmosferik koşulların (sıcaklık ve nem), akrilik reçine oranının ve infüzyon basıncının kapalı kalıp VIP yönteminde uygun kombinasyonu ile pratik olarak kullanışlı bir Cam-GFRP sandviçin üretilebileceği gösterilmiştir. Bu nedenle, üretim uygun koşullarda yapılmalıdır. Yeni Cam-GFRP sandviçin pratikte uygulanabilirliğini doğrulamak için iki deneysel araştırma türü gerçekleştirilmiştir: ışık geçirgenliği ve mekanik testler. Cam-GFRP sandviçin mekanik test sonuçları, eşdeğer monolitik cam ve tavlanmış lamine cam numunelere kıyasla ağırlığı önemli ölçüde artırmadan önemli ölçüde daha yüksek eğilme sertliği, yük kapasitesi (%70'in üzerinde ve %50 daha yüksek) ve çatlama sonrası yük direnci göstermiştir. Ayrıca, Cam-GFRP sandviç kompozitlerin ışık geçirgenlik özellikleri, dikey ve yatay yönlerde sırasıyla %40 ve %75'in üzerindeki geçirgenlik değerleriyle kısmen şeffaf uygulamalar için uygunluklarını ortaya koymaktadır.

Özet (Çeviri)

Glass is an attractive building material with its physical-chemical properties. With recent advancements in glass products, the construction of well-lit and spacious glass buildings has become more prevalent. However, contemporary glass structures have weaknesses, such as brittle material behaviour, low tensile strength, and low strength/weight ratio. While contemporary glass structures have weaknesses, glass fibres offer specific mechanical properties over traditional construction materials, including a high strength-to-weight ratio and stiffness. To address these issues, glass is often combined with reinforcing materials like Glass Fibre Reinforced Polymer (GFRP) to increase the post-cracking resistance and gradual failure of glass in civil engineering applications. This research presents the experimental proof of concept investigation taken to investigate a novel Glass-Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) sandwich with higher load capacity, flexural stiffness and safe, gradual failure behaviour compared to monolithic glass and annealed laminated glass. The novel Glass–GFRP structural sandwich specimens were fabricated by combining two glass skins (top and bottom glass sheets) with a three-dimensional (3D) GFRP core by using one process Vacuum Infusion Process (VIP) method with satisfactory optical transmittance and mechanical properties. The result showed that the low-viscosity acrylic resin can be infused to fabricate lightweight and translucent Glass-GFRP sandwich to connect the core with the relatively thin twoglass sheets. A suitable VIP methodology has been developed, and the optical and mechanical properties of the new sandwich were validated. It is shown that by the appropriate combination of atmospheric conditions (temperature and humidity), acrylic resin ratio, and infusion pressure within a closed-mould VIP method, a practically useful Glass-GFRP sandwich can be fabricated. Therefore, the fabrication must be done in suitable conditions. Two experimental investigation types were carried out to justify the practical viability of the new Glass-GFRP sandwich: light transmittance and mechanical tests. The mechanical test results of the Glass-GFRP sandwich demonstrated significantly higher flexural stiffness, load capacity (over 70% and 50% higher), and post-cracked load resistance without significantly increasing weight compared to equivalent monolithic glass and annealed laminated glass specimens. Moreover, the light transmittance properties of the Glass-GFRP sandwich composites reveal their suitability for partially transparent applications, with transmittance values above 40% and 75% in the vertical and horizontal directions, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    232882

    Mechanical behavior and modeling of honeycomb cored laminated fiber/polymer sandwich structures

    Bal peteği ara tabakalı lamina elyaf/polimer sandviç yapıların mekanik davranışları ve modellenmesi

    FATMA ERİNÇ SEZGİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. METİN TANOĞLU

    YRD. DOÇ. DR. OĞUZ ÖZGÜR EĞİLMEZ

  2. Tez No

    751869

    Lif takviyeli polimer donatılar içeren betonarme kolonların eksenel yük ve eğilme etkisi altındaki analizi

    Analysis of reinforced columns containing fiber reinforced polymer reinforcements under the effect of axial load and bending

    İSMET VAPUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat MühendisliğiMersin Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İLKER FATİH KARA

  3. Tez No

    371150

    Otomotiv endüstrisinde kullanılan polimer matriksli kompozit malzemelerin işlenebilirliği

    The polymer matrix composite materials used in the automotive industry for the machinability

    ZEKERİYA AYPARÇASI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Makine MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. FERİT FIÇICI

  4. Tez No

    858278

    Experimental and numerical investigation of diagonally reinforced coupling beams in terms of behavior, performance, and strengthening techniques

    Diyagonal donatılı betonarme bağ kirişlerinin davranış, performans ve güçlendirme teknikleri bakımından deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

    NAMIK ESER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İHSAN ENGİN BAL

  5. Tez No

    418709

    Betonarme kirişlerde cam elyaf donatıların eğilme davranışına etkisi

    The effect of GFRP bars to flexural behaviour in reinforced concrete beams

    MEHMET YAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    İnşaat MühendisliğiKırıkkale Üniversitesi

    İnşaat Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ŞULE BAKIRCI ER

Geri Dön