Development of a cross-arm from fiber-reinforced polymer composite angle sections for use in power distribution towers
Elektrik dağıtım direklerinde kullanılmak üzere lif takviyeli polimer kompozit köşebentlerden konsol geliştirilmesi
- Tez No: 995224
- Danışmanlar: PROF. DR. ERAY BARAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Cam elyaf kompozitler, Enerji dağıtım hatları, Glass fiber composites, Energy distribution lines
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Cam-lifi takviyeli polimer (CLTP) kompozitler, yüksek dayanım/ağırlık oranı, korozyon direnci ve montaj kolaylığı sayesinde kritik altyapı sistemlerinde giderek daha fazla kullanılmaktadır. Ancak, anizotropik yapısı ve karmaşık hasar mekanizmaları, çeliğe kıyasla yapısal tasarımlarını daha zor hale getirmektedir. Tez kapsamında, pultrüzyon yöntemi kullanılarak üretilmiş CLTP kompozit köşebent profiller kullanılarak 34.5 kV dağıtım direkleri için bir konsol yapısı geliştirilmiştir. Konsol tasarımı için dikkate alınan prototip direk için kritik yükleme koşulları, iletken özellikleri, hat bilgileri ve yönetmelik gereklilikleri dikkate alınarak belirlenmiştir. Kompozit köşebent profiller, tek ve çoklu cıvatalı bağlantı düzenleri üzerinden deneysel olarak incelenmiş ve optimum kesit ile bağlantı detayları belirlenmiştir. Tasarlanan dört-elemanlı kompozit konsol üzerinde kritik yükleme altında tam ölçekli mekanik yükleme testleri gerçekleştirilerek, önerilen bağlantı ve konsolun yapısal performansı incelenmiştir. Ayrıca, kompozit konsolun örgü elemanları ile güçlendirilmiş konfigürasyonu çeşitli yükleme durumları altında test edilmiş ve elde edilen davranış ilgili standartlara göre irdelenmiştir. Uzun dönem davranış, 3000 saatlik tam ölçekli sürünme testi ile incelenmiş ve 50 yıllık deformasyonları tahmini için Findley sürünme modeli oluşturulmuştur. Ek olarak, basitleştirilmiş bir sonlu eleman modeli geliştirilmiş ve kompozit bağlantılardan elde edilen test verileri kullanılarak yöntem doğrulanmıştır. Doğrulamanın ardından, rijitlik ve kapasite değişimlerini değerlendirmek amacıyla oluşturulan konsol modeli üzerine parametrik bir çalışma yürütülmüştür. Son olarak, kompozit konsolun elektriksel performansı, kamulaştırma koridoru mesafesi ve direk boyu üzerindeki potansiyel kazanımlar değerlendirilmiş, çelik konsol ile kısa ve uzun dönemli maliyet analizleri yapılarak kıyaslanmıştır. Sonuç olarak, geliştirilen CLTP kompozit konsolun yapısal olarak güvenilir, birçok açıdan yüksek fizibiliteye sahip ve modern dağıtım sistemleri için ekonomik anlamda rakibi çeliğe göre rekabetçi olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Glass fiber-reinforced polymer (GFRP) composites are increasingly used in critical infrastructure systems due to their high strength-to-weight ratio, corrosion resistance, and ease of installation. However, their anisotropic behavior and complex failure mechanisms make structural design more challenging compared with steel. In this study, a GFRP composite cross-arm was developed for 34.5 kV distribution towers using pultruded angle profiles. Critical loading conditions for the prototype tower were determined based on conductor properties, line configuration, and regulatory requirements. The composite angle sections were experimentally evaluated through single-bolted and multi-bolted connection tests, enabling the selection of an optimum section and connection layout. Full-scale loading tests were conducted on a four-member composite cross-arm under critical loading to assess its structural performance. A braced cross-arm configuration was also tested under multiple loading scenarios and evaluated according to relevant standards. Long-term performance was examined through a 3000-hour full-scale creep test, and a Findley Power Law model was developed to predict 50-year deformations. A simplified finite element model was developed and validated using connection-level experimental data, after which it was applied to the composite cross-arm for a comprehensive parametric study for load-carrying capacity and stiffness evaluations. Additionally, the electrical insulation performance, potential reductions in right-of-way and tower height, and both short- and long-term cost advantages were evaluated and compared with a conventional steel cross-arm. The results demonstrate that the GFRP composite cross-arm offers structural reliability, broad practical feasibility, and competitive economic performance compared with steel in modern distribution systems.
Benzer Tezler
- Azot katkılı grafen tabanlı elektrofizyolojik veri elektrotu geliştirilmesi ve EKG, EMG ölçümlerinde kullanımına dair fizibilite çalışması
Development of nitrogen doped graphene based electrophysiological data electrode and feasibility study for its use in ECG, EMG measurements
BETÜL ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAMZA FEZA CARLAK
- Design and validation of mechanical multi-axis force/moment sensors
Mekanik çok eksenli kuvvet/moment algılayıcılarının tasarımı ve doğrulaması
MİTHAT CAN ÖZİN
Doktora
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKER MURAT KOÇ
DOÇ. DR. BİLSAY SÜMER
- Pamuk (Gossypıum L.) kromozom substitüsyon hatlarının mikrosatellit markırları kullanılarak belirlenmesi
Identification of cotton (Gossypium L.) chromosome substitution lines microsatellite markers
ADNAN AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
BiyoteknolojiAkdeniz ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KARACA
- Tekil iplik üretim hattında soğutma sisteminin iplik üzerine olan etkisinin incelenmesi
An investigation effects of cooling system on yarn in monofilament production line
MERT PATKAVAK
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN DEMİR