Geri Dön

Analysis and strengthening of pultruded GFRP joints with low E/D ratios: from joint mechanics to floor truss performance

Düşük E/D oranlarina sahip pultrüzyon CTP birleşimlerinin analizi ve güçlendirilmesi: birleşim mekaniğinden döşeme makasi performansina

PDF İndir

  1. Tez No: 986618
  2. Yazar: RAFET AKTEPE
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPER ALDEMİR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Elyaf takviyeli polimerler (ETP), korozyon direnci, düşük elektriksel ve termal iletkenlik, hafiflik, kolay üretilebilirlik ve lif yönünde yüksek mukavemet gibi üstün özelliklerinden dolayı son yıllarda inşaat mühendisliği uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemelerin olağanüstü özelliklerine rağmen, ETP'lerin anizotropik ve gevrek yapısı, ETP yapılarının tasarımını zorlaştırmaktadır. ETP yapıların tasarımındaki zorluklardan biri, bağlantı detaylarının performansıdır. Bağlantı tasarımı, ETP yapıların genel performansını belirlemede kritik öneme sahiptir. Civatalama, ETP yapıların birleştirilmesinde en yaygın kullanılan bağlantı yöntemlerinden biridir. Civatalı bağlantıların performansı; kesit geometrisi (korniyer ya da düz levha), cıvata çapı, sıkma torku, cıvata ön yük kaybı ve pul geometrisi gibi çeşitli parametrelere bağlı olarak önemli ölçüde değişkenlik göstermektedir. Ayrıca, uç mesafesinin sınırlı olduğu durumlarda, ETP'lerin düşük kesme ve çekme dayanımı nedeniyle bağlantı kapasitesi önemli ölçüde azalabilir ve bu durum yıkıcı hasarlara yol açabilir. Bu tür hasarları önlemek, mekanik performansı artırmak ve yapıların genel güvenilirliğini ve dayanıklılığını iyileştirmek için bağlantı noktalarının güçlendirilmesi gereklidir. Bu tez kapsamında, pultruzyon cam elyaf takviyeli polimer (CTP) tek cıvatalı bağlantıların performansı üzerinde etkili olan çeşitli parametrelerin incelenmesi, bu cıvatalı bağlantılar için uygulanabilir ve güvenilir güçlendirme tekniklerinin geliştirilmesi ile bağlantı davranışının makas düzeyindeki yapısal performansa etkisinin değerlendirilmesi amacıyla kapsamlı bir deneysel ve sayısal araştırma programı yürütülmüştür. Bu doğrultuda, ilk aşamada, kesit geometrisi (köşebent ve düz plaka), cıvata çapı, sıkma torku, cıvata ön yük kaybı ve pul geometrisinin etkileri; çekme yüklemesi altındaki yük-yer değiştirme tepkisi, nihai taşıma kapasitesi, rijitlik ve gözlemlenen göçme türleri gibi bağlantı davranışları karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Tezin ikinci bölümünde, çekme yükleri altında pultruzyon CTP bağlantılarının performansı artırmak amacıyla, cam ve karbon elyaf kumaşların el yatırması yöntemiyle uygulanması ile çelik ve CTP plakaların yapıştırılması gibi çeşitli bağlantı güçlendirme teknikleri önerilmiştir. Güçlendirilmemiş ve güçlendirilmiş bağlantıların mekanik davranışları ve göçme mekanizmaları, çekme yükü altındaki deneysel çalışmalar ile incelenmiş; yük taşıma kapasitesi, rijitlik, yük-yer değiştirme eğrileri ve göçme türleri değerlendirilmiştir. Her bir güçlendirme tekniğinin potansiyel avantajları ve sınırlılıkları ele alınarak, güçlendirilmiş bağlantıların performansı ve göçme mekanizmaları detaylı şekilde tartışılmıştır. Ayrıca, uç mesafesi, elyaf türü, katman sayısı ve güçlendirmenin uygulandığı kenarın konumunun bağlantı davranışına etkileri analiz edilmiş ve nicel olarak değerlendirilmiştir. Tezin üçüncü ve son bölümünde, cıvatalı ve yapıştırılmış CTP kafes kirişlerin yapısal performansı hem deneysel hem de sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Beş farklı konfigürasyona sahip kafes kiriş numuneleri, dört noktalı eğilme yüklemesi altında test edilerek maksimum taşıma kapasitesi, eğilme rijitliği, yer değiştirme sünekliği, ve enerji sönümleme kapasitesi gibi temel performans parametreleri belirlenmiştir. Elde edilen bu parametreler, bağlantı detaylarının ve eleman seçiminin genel kafes kiriş performansı üzerindeki etkilerini değerlendirmek amacıyla kullanılmıştır. Ayrıca, uygulanan yük altında geometrik kusurların, kafes kiriş numuneleri boyunca gerilme dağılımının ve göçme ilerlemesinin etkilerini incelemek amacıyla sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiştir.

Özet (Çeviri)

Fiber-reinforced polymers (FRP) have been extensively utilized in civil engineering applications in recent decades due to their exceptional properties, including corrosion resistance, low electrical and thermal conductivity, lightweight, ease of fabrication, and high strength along the fiber direction. Despite the exceptional properties of these materials, the anisotropic and brittle nature of FRPs makes the design of FRP structures challenging. One of the challenges in the design of the FRP structures is the performance of the joint details. Joint design is critical in determining the performance of FRP structures. Bolting is one of the most commonly used jointing techniques for assembling FRP structures. The performance of bolted joints varies significantly depending on several parameters, such as sectional geometry (angle or plate), bolt diameter, tightening torque, bolt pretension relaxation, and washer geometry. Additionally, when the edge distance is limited, joint capacity can be significantly reduced due to the low shear and tensile strength of fiber-reinforced polymers, which can lead to catastrophic failure. Strengthening is essential for joints to prevent such failures, enhance mechanical performance, and improve the overall reliability and resilience of structures. In this dissertation, an extensive experimental and numerical program was conducted to investigate the effects of various parameters on the performance of single-bolted pultruded GFRP joints, develop practical and reliable strengthening techniques for these joints, and examine the influence of the joint behavior at the truss level. To this end, in the first place, the effects of sectional geometry (angle and plate), bolt diameter, tightening torque, bolt pretension relaxation, and washer geometry were analyzed by comparing joint behaviors, such as load–displacement response, ultimate load capacities, stiffness, and observed failure modes, under tensile loading. In the second part of the dissertation, joint strengthening techniques, including the hand lay-up of glass and carbon fiber fabrics, as well as the application of steel and GFRP plates on pultruded GFRP sections, were proposed. The mechanical behavior and failure mechanisms of both unstrengthened and strengthened joints were then experimentally evaluated under tensile loading by examining failure modes, load capacity, stiffness, and load–load-displacement curves. A detailed discussion of the performance and failure mechanisms of strengthened joints was provided, addressing both potential advantages and disadvantages of each strengthening technique. Additionally, the effects of end distance, fiber fabric type, number of plies, and the location of strengthening edges were analyzed and quantified. In the third and final part, the structural performance of bolted and bonded GFRP trusses was investigated experimentally and numerically. Truss specimens with five different configurations were tested under monotonically applied four-point bending to determine key performance parameters, including ultimate load capacity, bending stiffness, displacement ductility, and energy dissipation capacity. These parameters were then used to assess the effects of joint details and member selection on overall truss performance. Additionally, a finite element analysis was performed to examine the effects of geometric imperfections, stress distribution across the truss specimens, and failure progression under the applied loading.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    755687

    Yatay yük taşıyıcı betonarme çerçeve sistemlerin kompozit panellerle depreme karşı güçlendirilmesi

    Strengthening the lateral load carrying reinforced concrete frame systems against earthquake using composite panels

    MUHAMMET KARABULUT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TUNA ÜLGER

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NECATİ MERT

  2. Tez No

    521390

    Seismic analysis and strengthening of cylindrical steel storage water tanks

    Silindirik çelik su depolama tanklarının sismik analizi ve güçlendirilmesi

    ALİ İHSAN ÇELİK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    İnşaat MühendisliğiHasan Kalyoncu Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET CELAL APAY

  3. Tez No

    246787

    Analysis, repair and strengthening of historical masonry structures; case study: Mehmet Aga Mosque

    Tarihi yığma yapıların analizi, onarım ve güçlendirilmesi: Mehmet Ağa Camii örneği

    YAŞAR HANİFİ GEDİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEKAİ CELEP

  4. Tez No

    441960

    Structural analysis, evaluation and strengthening of the temple of Augustus in Ankara

    Ankara Agustus Tapınağının yapısal analizi, değerlendirmesi ve güçlendirilmesi

    BURAK UÇAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET TÜRER

  5. Tez No

    464811

    Structural analysis of current condition of Kosovo Yashar Pasha mosque and strengthening proposals

    Kosova Yaşar Paşa camii mevcut durum yapısal analizi ve güçlendirme önerileri

    MEHMET EMRE AKTUNA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Restorasyon Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. UĞURHAN AKYÜZ

Geri Dön