Lifli betonların darbe dayanımının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the impact resistance of fiber-reinforced concretes
- Tez No: 920929
- Danışmanlar: PROF. DR. CELALETTİN BAŞYİĞİT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı, Yapı Malzemesi, Yapım Yönetimi Tematik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 281
Özet
Bu tez çalışmasında bağlayıcı, çelik, polipropilen ve bazalt lif miktarının, lifli betonların mekanik ve darbe dayanım özelliklerine etkileri, deneysel ve istatistiksel analiz yöntemleri kullanılarak kapsamlı şekilde incelenmiştir. Deneysel çalışmada, dört seviyede bağlayıcı dozajı ve dört seviye çelik, polipropilen ve bazalt lif oranları kullanılarak 16 farklı beton karışımı hazırlanmıştır. Lifli betonun mekanik özellikleri ve darbe dayanımına etkileyen parametreleri incelemek için Taguchi L16 (4^4) ortogonal dizini kullanılarak optimizasyon çalışmaları yürütülmüştür. Deneysel çalışmalar kapsamında, beton numuneleri için taze ve sertleşmiş mekanik özellik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Beton serileri üzerinde basınç, eğilme ve darbe dayanımı deneyleri yapılmıştır. Elde edilen deneysel veriler, betonun mekanik özelliklerini maksimize edecek şekilde Taguchi analizine tabi tutulmuştur ve optimum beton karışımları belirlenmiştir. Optimum karışımlar, Taguchi tahmin sonuçları ile deneysel çalışmalar yapılarak doğrulanmıştır. Ek olarak 256 adet seriye ait mekanik özellikler tahmin analizleri ile sunulmuştur. Ayrıca Ansys Explicit Dynamics modülü ile beton numunelerin çarpma (tekil ve çoklu darbe etkisi) altındaki davranışları modellenmiş ve deneysel verilerle uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. İleri sayısal analiz olarak, patlama ve mermi çarpma analizleri RHT (Riedel-Hiermaier-Thoma) malzeme modeli kullanılarak gerçekleştirilerek, beton, betonarme ve çelik lifli duvar modellerinin dinamik etkiler altındaki hasar modelleri incelenmiştir. Sonuçlar, çelik ve sentetik liflerin optimum karışım oranlarıyla, lifli betonların darbe dayanımını artırmada etkin bir çözüm sunduğunu göstermiştir. Elde edilen deneysel ve sayısal analiz sonuçları, lif katkılı beton karışımlarının çarpma ve darbe etkisi altındaki enerji yutma kapasitesini ve çatlak dirençlerini iyileştirerek, savunma yapıları ve yüksek darbe dayanımı gerektiren diğer mühendislik uygulamaları için makul bir yapı malzemesi olduğunu kanıtlamıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the effects of binder content, steel, polypropylene, and basalt fiber amounts on the mechanical and impact resistance properties of fiber-reinforced concrete were comprehensively investigated using experimental and statistical analysis methods. In the experimental study, 16 different concrete mixtures were prepared by using four levels of binder dosage and four levels of steel, polypropylene, and basalt fiber ratios. Optimization studies were conducted using the Taguchi L16 (4^4) orthogonal array to examine the parameters affecting the mechanical properties and impact resistance of fiber-reinforced concrete. As part of the experimental work, tests for both fresh and hardened mechanical properties of concrete samples were performed. Compression, flexural, and impact resistance tests were conducted on the concrete series. The experimental data obtained were subjected to Taguchi analysis to maximize the mechanical properties of the concrete, and optimal concrete mixtures were determined. The optimal mixtures were validated through experimental studies based on the Taguchi prediction results. Additionally, mechanical property predictions for 256 series of concrete mixtures were presented. Furthermore, the behavior of concrete samples under impact (single and multiple impact) was modeled using the ANSYS Exp. Dyn. module, and results consistent with experimental data were achieved. Advanced numerical analyses, including blast and projectile impact simulations, were conducted using the RHT (Riedel-Hiermaier-Thoma) material model to examine the damage models of concrete, reinforced concrete, and steel fiber-reinforced wall structures under dynamic effects. The results demonstrated that steel and synthetic fibers, with their optimal mixing ratios, provide an effective solution for improving the impact resistance of fiber-reinforced concrete. The experimental and numerical analysis results proved that fiber-reinforced concrete mixtures, by enhancing the energy absorption capacity and crack resistance under impact and collision effects, are a viable construction material for defense structures and other engineering applications requiring high impact resistance.
Benzer Tezler
- Çelik lifli beton panellerin düzlem dışı yükleme altında davranışı
Behavior of steel fiber reinforced concrete panels under out off plane loading
ÖZGE ERSU ÇAKIR
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiPamukkale Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH CETİŞLİ
- Çelik lif donatılı betonların performansa dayalı tasarımı ve optimizasyonu
Optimization and performance based design of steel fiber reinforced concretes
MUHSİN YALÇIN
Doktora
Türkçe
2009
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANAN TAŞDEMİR
- Çelik lifli betonda lif ve lif boy/çap oranlarının değişiminin betonun mekanik özelliklerine etkisi
Effect of fiber aspect ratio and fiber valome variation on mechanical properties of steel cocrete
VOLKAN TABAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiYapı Malzemesi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ŞEMSİ YAZICI
- Farklı tipteki polipropilen lif katkılı normal ve geri dönüştürülmüş agregalı betonların özeliklerinin araştırılması ve incelenmesi
Investigation and examination of the properties of normal and recycled aggregate concretes with different types of polypropylene fiber additives
HASAN BAYLAVLI
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKER BEKİR TOPÇU
- Balistik kalkan kabiliyeti arttırılmış yüksek performanslı lif donatılı betonlar
High performance fiber reinforced concrete with increased ballistic shield capability
HASAN BASRİ BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN