Development of demountable structural elements for a sustainable construction approach based on green concrete utilizing recycled consruction demolition waste
Sürdürülebilir bir inşaat stratejisi için geri dönüşümlü inşaat yıkım atığı kullanılarak elde edilen yeşil betondan üretilen sökülebilir yapısal elemanların geliştirilmesi
- Tez No: 951910
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPER ALDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 264
Özet
Çevresel kaygılar ve deprem güvenliği gereklilikleriyle şekillenen inşaat sektöründe sürdürülebilir çözümlere duyulan acil ihtiyaç, alternatif malzemelere ve yapısal sistemlere yönelik ilgiyi giderek artırmıştır. Bu tez, inşaat ve yıkım atıklarından (CDW) üretilen jeopolimer beton kullanılarak imal edilen prefabrik donatılı beton elemanların yapısal performansı, sismik davranışı ve yeniden kullanılabilirlik potansiyelini kapsamlı bir deneysel çalışma ile ortaya koymaktadır. Araştırma dört bütünleşik çalışmadan oluşmaktadır. Birinci çalışmada, farklı eksenel basınç oranları altında moment aktaran cıvatalı birleşimlerin sismik performansı ve hasar karakteristikleri incelenerek dört farklı sökülebilir kolon-temel bağlantı tasarımı değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın temel amacı, deprem etkilerine karşı dayanım, süneklik ve enerji sönümleme kapasitesini dengeleyen en uygun bağlantı detayını belirlemektir. İkinci çalışma, CDW bazlı jeopolimer beton kolonlar için geliştirilen tamamen sökülebilir kolon-temel bağlantı sistemlerinin sismik performansını deneysel olarak incelemektedir. Üçü sökülebilir, üçü monolitik olmak üzere altı adet yarı ölçekli numune tersinir çevrimsel yatay yüklemeye ve üç farklı sabit eksenel yüke tabi tutulmuştur. Çalışmada, bağlantı tipleri arasında göçme şekilleri, yük–deplasman davranışı, süneklik, enerji sönümleme, rijitlik bozulması ve eğrilik dağılımları karşılaştırılmıştır. Üçüncü çalışma, cıvatalı kuru birleşim elemanlarına sahip yenilikçi bir sökülebilir kolon bağlantı sisteminin, birleşik eksenel ve çevrimsel yatay yükler altındaki sismik davranışını değerlendirmektedir. Bu bağlantının performansı geleneksel monolitik bağlantılarla karşılaştırılmıştır. Üçü cıvatalı, üçü monolitik olmak üzere altı adet yarı ölçekli numune, 0.10, 0.20 ve 0.30 eksenel basınç oranları altında test edilmiştir. Çalışma, özellikle göçme mekanizmaları, hasar karakteristikleri ve sismik yanıtın değerlendirilmesine odaklanmıştır. Elde edilen sonuçlar, eksenel yük seviyesinin ve donatı detaylandırmasının plastik mafsal oluşumu ve hasar gelişimi üzerindeki etkisini vurgulamaktadır. Dördüncü çalışma ise, CDW bazlı jeopolimer beton kullanılarak gerçek saha koşullarında sökülebilir prefabrik bir yapının inşa edilebilirliğini incelemekte; teknik zorlukları ve sürdürülebilirlik faydalarını ortaya koymaktadır. Deneysel sonuçlar, CDW bazlı jeopolimer betonun geleneksel betonla karşılaştırılabilir yapısal performans sağladığını göstermektedir. Ayrıca, kuru tip sökülebilir bağlantılar, sismik yüklemeler altında yeterli süneklik ve dayanım sergilemiş; aynı zamanda sökülüp yeniden kullanılabilme imkânı sunmuştur. Bu bulgular, jeopolimer betonun Portland çimentosuna düşük karbon salınımlı, yüksek performanslı bir alternatif olabileceğini doğrulamakta; bağlantı tasarımının döngüsel inşaat stratejilerindeki kilit rolünü vurgulamaktadır. Bu çalışma, yenilikçi malzemeleri gelişmiş yapısal detaylarla bir araya getirerek sürdürülebilir prefabrik yapılaşma alanındaki bilgi birikimine katkı sağlamakta; dayanıklı, yeniden kullanılabilir ve çevresel açıdan sorumlu yapı sistemleri için yeni yaklaşımlar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The urgent demand for sustainable solutions in the construction industry, driven by environmental concerns and seismic safety requirements, has led to increasing interest in alternative materials and structural systems. This thesis presents a comprehensive experimental investigation into the structural performance, seismic behavior, and reusability potential of precast reinforced concrete elements incorporating geopolymer concrete made from construction and demolition waste (CDW). The research comprises four integrated studies. The first study evaluates four different demountable column base connections design by investigating the seismic performance and damage characteristics of moment-resisting bolted joints under different axial compression ratios. Its primary aim is to identify the optimal connection design that balances strength, ductility, and energy dissipation for seismic applications. The second study experimentally assesses seismic performance of fully demountable column base connection systems for CDW-based geopolymer concrete columns. Six half-scale specimens, three demountable and three monolithic, were tested under reversed cyclic lateral displacements and three levels of constant axial load. The study compares failure modes, load–displacement behavior, ductility, energy dissipation, stiffness degradation, and curvature distributions between the two connection types. The third study evaluates the seismic behavior of an innovative demountable connection system for reinforced concrete columns featuring bolted dry joints, subjected to combined axial and cyclic lateral loading. Its performance is compared to that of conventional monolithic connections. Six half-scale specimens, half with bolted connections, half monolithic, were tested under axial compression ratios of 0.10, 0.20, and 0.30. The investigation focused mainly on evaluating failure mechanisms, damage characteristics, and seismic response. The results emphasize the influence of axial load intensity and reinforcement detailing on plastic hinge formation and damage progression. The fourth study explores the feasibility of constructing demountable precast buildings using CDW-based geopolymer concrete under real-life field conditions, highlighting both technical challenges and sustainability benefits. Experimental results demonstrate that CDW-based geopolymer concrete provides structural performance comparable to that of conventional concrete. Furthermore, the dry-type demountable connections exhibited adequate ductility and strength under seismic loading while enabling disassembly and reuse. These findings confirm the potential of geopolymer concrete as a low-carbon, high-performance alternative to Portland cement and emphasize the role of connection design in supporting circular construction strategies. This research contributes to the growing body of knowledge on sustainable prefabricated construction by integrating innovative materials with advanced structural detailing, offering new pathways for resilient, reusable, and environmentally responsible building systems.
Benzer Tezler
- Yapı sektöründe ikincil çeliğin atık yönetimi çerçevesinde incelenmesi
Analysis of secondary steel in the construction industry within the context of waste management
AHSEN UZUNLU
- Afet yönetiminde kullanılabilir acil durum modülü için hızlı-kolay-tekrarlanabilir bir kurulum modeli geliştirilmesi ve hizmet alt yapısının kurgulanması
Development of a quick-easy-repeatable installation model and establishment of service infrastructure for emergency situation module usable in disaster management
YASEMİN ERDOĞAN BİTER
Doktora
Türkçe
2023
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesiİç Mimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESİN SARIMAN ÖZEN
- Betonarme çok katlı prefabrike iskelet sistemler ve düğüm noktaları
Başlık çevirisi yok
TEMEL SAVAŞ AYDIN
- Taşıyıcı sistemi çerçeve-tüp olan bir yapının yatay yükler altındaki davranışı
Başlık çevirisi yok
AYKAN HOŞ
- Çift işlevli ofis bölme elemanları
The much-functional seperating elements
A. MEHTAP SAĞOCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. UĞUR ERKMAN