Development of optimized section-geometries for 3d printed structures using axial reactions
Üç boyutlu yazıcı yardımıyla basılarak inşa edilen yapılar için eksenel kuvvetler kullanılarak optimize kesit geometrilerinin geliştirilmesi
- Tez No: 920866
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPER ALDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Bu tez, üç boyutlu baskılı beton (3DPC) duvarların sonlu elemanlar (FE) yöntemiyle modellemesinin ayrıntılarını, 3DPC duvarlarının parametrik FE analizini ve 3DPC duvarlarının nihai eksenel yükünü (fmax) ve nihai eksenel yüküne karşılık gelen yer değiştirme (u-fmax) değerini tahmin etmek için çeşitli makine öğrenimi (ML) modellerini sunmaktadır. Altı farklı ML algoritması, yani Rastgele Orman Regresyon Modeli (RFR), Ekstra Ağaçlar Regresyon Modeli (ETR), Gradyan Artırma Regresyon Modeli (GBR), Geçmiş Eğim Artırma Regresyon Modeli (HGB), Hafif Eğim Artırma Makinesi Regresyon Modeli (LightGBM) ve Aşırı Eğim Artırma Regresyon Modeli (XGBoost) kullanılmıştır. Bundan sonra, tahmin edilen çıktıların aritmetik ortalamasının doğruluk oranını elde etmek için ortalama tahmin (AvPred) değeri kullanılmıştır. Ayrıca literatürden bir dizi fiziksel ve mekanik özellik seçilerek kapsamlı bir 3DPC duvar veri tabanı derlenmiştir. Daha sonra bu testlerin sonuçları kullanılarak FE modelleri oluşturulmuş ve ABAQUS' de açık dinamik analiz kullanılarak bu duvarlar için fmax ve u-fmax değerleri bulunmuştur. Böylece FE modelleri deneysel testlerin sonuçları kullanılarak doğrulanmıştır ve çeşitli geometrilere ve beş farklı kesite sahip 61800 adet 3DPC duvar değerlendirilmiştir. Bu işlemden sonra elde edilen veriler eğitilerek kullanıcılara faydalı olması amacıyla duvarın beton sınıfı, boyutları ve kesit alanı modellerine göre fmax ve u-fmax değerlerini otomatik olarak hesaplayan bir ML aracı oluşturulmuştur. Ayrıca bu beş farklı duvar modeli dikkate alınarak iki farklı 3DPC bina tasarlanmış ve fmax ve u-fmax değerleri önerilen ML aracı ile hesaplanmıştır. Son olarak, 3DPC binaların çevresel, yapısal ve ekonomik etkileri incelenmiştir. Geliştirilen duvar modelleri arasında yüksek duvar kalınlıkları için en uygun modelin mimari plana göre değişiklik gösterdiği ancak düşük duvar kalınlıkları için en uygun modelin oyulmuş model olduğu belirtilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the details of finite element (FE) modelling of three-dimensional printed concrete (3DPC) walls, parametric FE analysis of 3DPC walls, and various machine learning (ML) models to predict the ultimate axial load (fmax) and the displacement corresponding to the ultimate axial load (u-fmax) of 3DPC walls. Six different ML algorithms, namely random forest regressor (RFR), extra trees regressor (ETR), gradient boosting regressor (GBR), hist gradient boosting (HGB), light gradient boosting machine (LightGBM), and extreme gradient boosting (XGBoost), were used. After that, the average prediction (AvPred) value was used to obtain the accuracy rate of the arithmetic mean of the predicted outputs. Furthermore, a comprehensive database of 3DPC walls was compiled by selecting a set of physical and mechanical properties from the literature. Then, FE models were created using the results of these tests and fmax and u-fmax values were found for these walls using explicit dynamic analysis in ABAQUS. Thus, FE models were validated using the results of experimental tests and 61800 3DPC walls with various geometries, and five distinct cross-sections were evaluated. After this process, the obtained data was trained, and an ML tool was created to automatically calculate fmax and u-fmax values according to the concrete class, dimensions and cross-sectional area models of the wall in order to be helpful to the users. In addition, two different 3DPC buildings were designed by considering these five different wall models, and fmax and u-fmax values were calculated using the proposed ML tool. Eventually, the environmental, structural and economic effects of 3DPC buildings were examined. It was noted that among the developed wall models, the most suitable model for high wall thickness varies according to the structural framing plan, but the most suitable model for low wall thickness is the carved model.
Benzer Tezler
- Zincir zırh örüntülerinin mimaride kılıf strüktürü olarak kullanımına yönelik hesaplamalı bir yöntem geliştirme
Development of a computational method for using chainmail patterns as envelope structures in architecture
GÖKSU EDA TAŞLIBEYAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERYEM BİRGÜL ÇOLAKOĞLU
- Sinan dönemi camilerinin kubbe ve alt destek sistemlerinin dijital stereotomi yaklaşımıyla yeniden ele alınması
Revisiting the dome and lower support systems of the Sinan period mosques with digital stereotomy approach
NECMETTİN SANCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA ALAÇAM
- Modelling and Path Planning for Additive Manufacturing of Continuous Fiber Composites
Sürekli fiber kompozitlerin katmanlı üretim için modelleme ve takım yolu planlaması
SULEMAN ASIF
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiPROF. DR. BAHATTİN KOÇ
- Pompa jetli su altı araçları için optimizasyon temelli tasarım metodolojisi geliştirilmesi
Development of an optimization-based design methodology for underwater vehicles with pump jets
EFECAN OĞUZ DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ORAL ÜNAL
- Sürekli tip cam ergitme fırınları için hesaplamalı akışkanlar dinamiği tabanlı indirgenmiş model geliştirilmesi
Development of a computational fluid dynamics based reduced order model for continuous glass melting furnaces
ENGİN DENİZ CANBAZ
Doktora
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT GÜR