Analysis and Strengthening of Pultruded GFRP Joints with Low e/d Ratios: From Joint Mechanics to Floor Truss Performance
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tez Danışmanı: Doç. Dr. Alper Aldemir
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
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.