Hibrit kompozit kirişlerin burulma davranışının incelenmesi
Investigation of the torsional behavior of hybrid composite beams
- Tez No: 936625
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ELİF BORU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Bazı yapısal elemanlar, burulma momentlerinin etkisiyle hasar görebilir. Son yıllarda, bu elemanların tasarım ve üretiminde yeni yöntemler geliştirilmiş olup, hibrit elemanların kullanımı öne çıkmaktadır. Özellikle, FRP malzemeden yapılmış dolu ve boş profillerin beton ile kullanımı mühendislik uygulamalarında yaygınlaşmaktadır. FRP malzemeler, yüksek mukavemet ve korozyon direnci sunarak betonarme ve çelik sistemlere kıyasla avantajlar sağlamaktadır. Mevcut çalışmalar, hibrit elemanların basınç ve eğilme altındaki davranışlarını incelemiş olmasına rağmen, burulma momenti etkisi altındaki davranışları hakkında yeterli çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada, içi boş GFRP kutu profili içine beton ve IPN tipi çelik profil yerleştirilerek oluşturulan hibrit kirişlerin burulma davranışı sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal modeller, Abaqus sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak oluşturulmuş ve elde edilen sonuçlar deneysel verilerle doğrulanmıştır. Deneysel veriler, Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi tarafından desteklenen“Hibrit Kompozit Kirişlerin Burulma Davranışının İncelenmesi”adlı projeden elde edilmiştir. Deneysel çalışmalar, GFRP kutu profil eklenmesinin beton içeren kirişin dayanımını önemli ölçüde artırdığını, ancak çelik IPN profilinin eklenmesiyle dayanımın daha da arttığını göstermiştir. Bu durumda hasar mekanizması doğrusal davranıştan doğrusal olmayan davranışı gelmiştir. Sonlu elemanlar modellemesi kapsamında, yalnızca beton içeren kirişlerin, beton ve çelik profil içeren kirişlerin, GFRP kutu ve beton içeren kirişlerin ve GFRP kutu, beton ve çelik profil içeren hibrit kirişlerin burulma davranışları detaylı olarak analiz edilmiştir. Parametrik analizlerde, GFRP kutu kalınlığı, beton dayanımı ve çelik sınıfı gibi değişkenler kullanılarak sonuçlar kapsamlı şekilde incelenmiştir. Sonuçlar, GFRP kalınlığının artırılmasının dayanımda belirgin bir artış sağladığını ancak kırılma mekanizmasını doğrusal hale getirdiğini ortaya koymuştur. GFRP kalınlığının azaltılması ise dayanımı düşürmüş ancak yapının deformasyon kapasitesini artırarak doğrusal olmayan davranışı daha belirgin hale getirmiştir. Ayrıca, beton dayanımının artırılmasının yapının genel mukavemetine sınırlı bir etki sağladığı görülmüştür. Çelik sınıfındaki değişikliklerin ise, beklenenin aksine, burulma direncini belirgin şekilde etkilemediği tespit edilmiştir. Bu bulgular, özellikle GFRP kalınlığının artırılmasının burulma direncini artırdığı ancak hasar mekanizmasını değiştirdiğini ve bu tür hibrit yapılarla ilgili gelecekteki çalışmalara ışık tutan veriler sunduğunu göstermektedir
Özet (Çeviri)
Some structural elements may suffer damage due to the effects of torsional moments. In recent years, new methods have been developed for the design and production of these elements, with the use of hybrid elements emerging as one of these approaches. In particular, the use of solid and hollow profiles made of Fiber-Reinforced Polymer (FRP) material in combination with concrete has become widespread in engineering applications. FRP materials offer high strength and corrosion resistance, providing significant advantages over reinforced concrete and steel systems. While existing studies have examined the behavior of hybrid elements under compression and bending, there is insufficient research on their behavior under the effect of torsional moments. In this study, the torsional behavior of hybrid beams, formed by placing concrete and an IPN-type steel profile inside a hollow GFRP box profile, was numerically analyzed. The numerical models were created using the Abaqus finite element software, and the obtained results were validated with experimental data. The validation process was carried out using experimental data from the project titled“Investigation of the Torsional Behavior of Hybrid Composite Beams,”supported by Sakarya University of Applied Sciences under project number 151-2023. Experimental studies showed that adding a GFRP box profile significantly increased the strength of the beam containing only concrete. Moreover, the addition of an IPN steel profile further enhanced the strength, causing the damage mechanism to deviate from linear behavior and become more complex. Within the scope of finite element modeling, the torsional behavior of beams containing only concrete, beams containing both concrete and a steel profile, beams containing a GFRP box and concrete, and hybrid beams containing a GFRP box, concrete, and a steel profile were analyzed. The experimental and numerical results were compared to validate the model, followed by parametric studies. In the parametric analyses, GFRP box thickness, concrete strength, and steel grade were used as variables. The results revealed that increasing the GFRP thickness led to a significant increase in strength but also made the failure mechanism more linear. On the other hand, reducing the GFRP thickness decreased the strength but increased the deformation capacity of the structure, making nonlinear behavior more pronounced. Additionally, increasing concrete strength had a limited effect on the overall strength of the structure. Raising the concrete strength from C20 to C30 resulted in only a 5.7% increase in strength. Furthermore, increasing the steel profile grade from 240 MPa to 340 MPa did not cause a significant change in beam strength, contrary to expectations. These findings highlight the impact of GFRP and steel contributions on torsional resistance, demonstrating that increasing GFRP thickness enhances torsional strength but also alters the failure mechanism.
Benzer Tezler
- Beton dolgulu CTP kompozit kirişlerin eğilme performansını ve tasarımını etkileyen parametrelerin belirlenmesi
Determination of the parameters affecting the bending performance and design of concrete-filled GFRP composite beams
AHMAD SHAYAN SHARIFI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TUNA ÜLGER
- Lif katkılı yüksek mukavemetli beton ile üretilmiş elemanların eğilme davranışları
Flexural behaviours of fiber reinforced elements under bending loads
ERDEM ÇOTUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiEge Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BENGİ ARISOY
PROF. DR. HASAN MURAT TANARSLAN
- Kompozit betonarme kirişlerin deneysel ve teorik olarakincelenmesi
Experimental and theoretical investigation of compositereinforced concrete beams
MOHAMMAD BILAL JALALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİskenderun Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ DOĞAN
- Hibrit döşeme kirişleri: Tarihsel gelişim, tasarım örnekleri ve performans değerlendirmeleri
Hybrid floor beams: Historical development, design examples and performance evaluations
TUĞÇE SOYTAŞ İNCİLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- Betonarme taşıyıcı sistemlerin tasarımında maliyet optimizasyonu için çelik sistemlerin kullanılması
The usage of steel structural systems to optimize the total cost of reinforced concrete structural systems
VEYSEL KONUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FETHİ KADIOĞLU