Sürdürülebilir bir güçlendirme yöntemi olarak polimer matrisli lif takviyeli kompozitlerin geliştirilmesi ve betonarme elemanlara uygulanması
Development of polymer matrix fiber reinforced composites as a sustainable strengthening method and application in reinforced concrete elements
- Tez No: 982746
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN MURAT TANARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: ANSYS, Betonarme kiriş, FRP malzemeler, Yapısal güçlendirme, ANSYS, Reinforced concrete beam, FRP materials, Structural empowerment
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, betonarme kirişlerin eğilme dayanımının sürdürülebilir ve düşük maliyetli takviye malzemeleri içeren polimer kompozitler kullanılarak artırılması hedeflenmiştir. Bu kapsamda, yapı elemanlarının deprem performansının daha yaygın ve ekonomik biçimde güçlendirilmesine katkı sağlanması amaçlanmıştır. Deneysel çalışmanın ilk aşamasında, sürdürülebilir takviye malzemeleri olarak atık cam lifleri, kenevir kumaş ve jüt kumaş tercih edilmiştir. Ayrıca, piyasada hazır temin edilebilen cam elyaf dokuma kumaş ve cam elyaf keçe de kompozit üretiminde değerlendirilmiştir. Altı katmanlı kompozit numuneler tasarlanmış ve farklı katman dizilimlerine sahip toplam yirmi yedi adet numune üretilmiştir. Tüm numuneler, çekme ve eğilme testlerine tabi tutulmuştur. İlk mekanik testler sonucunda, dayanım ve sürdürülebilirlik açısından uygun bulunan numunelere karakterizasyon testleri yapılmıştır. Bu kapsamda, lif-matris ara yüzey uyumu ve mikroyapısal bütünlük taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Sıcaklık değişimine bağlı mekanik özellikler, dinamik mekanik analiz (DMA) yöntemi ile sıcaklık değişimine bağlı bozunma davranışı, termogravimetrik analiz (TGA) ile nem etkisi altındaki fiziksel değişim ise su emme ve damıtılmış suda yaşlandırma testleri ile değerlendirilmiştir. Bu hibrit kompozitler, eğilme dayanımı yetersiz olan ve iki farklı beton basınç dayanımı sınıfına sahip betonarme kirişlerin güçlendirilmesinde kullanılmıştır. Bu kompozitler, epoksi yapıştırma ve mekanik ankraj yöntemi ile uygulanmış ve güçlendirilen yedi betonarme kirişin davranışı, iki adet güçlendirilmemiş kontrol kirişi ile karşılaştırılmıştır. Güçlendirilen kirişlerde rijitlik, nihai dayanım ve süneklik gibi değerlerde artışlar elde edilmiştir. Ayrıca, deney elemanlarına ait doğrusal olmayan analiz sonuçları, ANSYS sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak elde edilmiş ve deneysel verilerle karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to enhance the flexural strength of reinforced concrete beams using polymer composites that incorporate sustainable and low-cost reinforcement materials. The aim is to contribute to the more widespread and economical strengthening of structural elements' seismic performance. In the initial phase of the experimental study, waste glass fibers, hemp fabric, and jute fabric were selected as sustainable reinforcements. In addition, commercially available woven glass fabric and glass fiber mats were used in composite production. Six-layer composite specimens were designed, and twenty-seven specimens with different layer configurations were fabricated. All specimens were subjected to tensile and flexural tests. Based on the initial mechanical results, specimens deemed suitable for strength and sustainability underwent further characterization. In this context, fiber-matrix interfacial adhesion and microstructural integrity were examined using scanning electron microscopy (SEM). Mechanical properties under temperature variations were evaluated using dynamic mechanical analysis (DMA), while thermal degradation properties were assessed through thermogravimetric analysis (TGA). Physical changes under moisture exposure were also investigated using water absorption and distilled water aging tests. This hybrid composites were employed in strengthening reinforced concrete beams with inadequate flexural strength, produced in two different concrete compressive strength classes. These composites were applied using epoxy bonding and mechanical anchoring methods. The behavior of seven strengthened beams was then compared with two unstrengthened control specimens. The strengthened beams exhibited significant improvements in terms of stiffness, ultimate load capacity, and ductility. Furthermore, nonlinear analysis results of the test specimens were obtained using ANSYS finite element software and compared with corresponding experimental data.
Benzer Tezler
- Production and characterization of biodegradable nanofibrous mats for food packaging applications
Gıda paketleme uygulamalari için biyolojik olarak parçalanabilir nanolifli matlarin üretimi ve karakterizasyonu
SALIH BIRHANU AHMED
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN ÇUĞ
DOÇ. DR. YASİN AKGÜL
- Grafen tabanlı nanodolgular ile güçlendirilmiş yeni nesil termoplastik kompozitlerin geliştirilmesi
Development of new generation thermoplastic composites reinforced by graphene based nanofillers
ELÇİN ÇAKAL SARAÇ
Doktora
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AYDIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU SANER OKAN
- Development of polypropylene composite materials reinforced with reduced graphene oxide and talc for automotive applications
Otomotiv uygulamaları için indirgenmiş grafen oksit ve talk ile takviye edilmiş polipropilen kompozit malzemelerin geliştirilmesi
İREM DÜZENLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
- Seismic capacity of masonry arches optimally strengthened with fibre-reinforced polymer: Experimental and numerical investigation
Lif takviyeli polimer ile optimum olarak güçlendirilen yığma kemerlerin sismik kapasitesi: Deneysel ve sayısal araştırma
İSMAİL HAKKI TARHAN
Doktora
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HABİB UYSAL
PROF. DR. PAULO BARBOSA LOURENCO
- Construction methods and seismic retrofitting suggestions for vernacular timber houses, case studies of an Istanbul house, rumah gadang and kyomachiya
Yerel ahşap evlerı̇n yapım yöntemlerı̇ ve sı̇smı̇k güçlendı̇rme önerı̇lerı̇, İstanbul evı̇, rumah gadang ve kyomachı̇ya örneğı̇
FERİHA KAMİLE ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALET ALMILA BÜYÜKTAŞKIN