Sürdürülebilir duba tasarımı için atık lastiklerden elde edilen çelik lif ve kauçuk agregalarının tek noktalı eğilme analizi ve abaqus modellemesi
The single-point bending analysis and abaqus modeling of steel fibers and rubber aggregates derived from waste tires for sustainable bollard design
Yazar: GÖRKEM ERDOĞMUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN SELİM ŞENGEL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Atık lastik = Waste tire ; Doğal kauçuk = Natural rubber ; Vulkanize kauçuk = Vulcanized rubber ; Çevresel sürdürülebilirlik = Sustainable environment

Özet:
Atık lastiklerden geri kazanılan çelik lifler ve kauçuk agregalarının betonarme yapı elemanlarının performansına etkileri, sürdürülebilirlik ilkeleri doğrultusunda incelenmiştir. Betonun düşük çekme dayanımı ve sınırlı sünekliği, yapı sektöründe önemli bir dezavantajdır. Bu bağlamda, geri dönüştürülmüş malzemeler kullanılarak betonun mekanik özelliklerini iyileştirmek ve çevresel etkileri azaltmak hedeflenmiştir. Çalışma, duba ve benzeri yapı elemanlarının dayanımını artırmak için yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır. Araştırmada, konsol tipi statik tek noktalı eğilme deneyi uygulanarak, 110 cm uzunluğunda kare kesitli (10x10 cm, 15x15 cm ve 20x20 cm) betonarme numuneler üzerinde testler gerçekleştirilmiştir. Numuneler, %5 ve %10 oranlarında çelik lif ve kauçuk agregası katkısı içerecek şekilde tasarlanmıştır. Referans numunelerle karşılaştırmalı olarak, çelik liflerin çatlak kontrolü ve yük taşıma kapasitesini artırdığı, kauçuk agregalarının ise esneklik modülünü düşürerek betonun deformasyon kapasitesini ve darbe dayanımını geliştirdiği gözlemlenmiştir. Deney verileri, yüksek hassasiyetli ölçüm cihazları ve Abaqus programı kullanılarak analiz edilmiştir. Çelik liflerin, betonun çatlak sonrası yük taşıma kapasitesini artırarak süneklik kazandırdığı, kauçuk agregalarının ise betonun elastik ve plastik davranışlarına olumlu etkiler sağladığı tespit edilmiştir. Duba ve benzeri elemanlarda bu tür malzemelerin kullanımı, uzun ömürlü ve çevre dostu çözümler sunmaktadır.
Sonuç olarak, bu çalışma, geri kazanılmış atık lastiklerden elde edilen çelik lif ve kauçuk agregalarının betonarme yapı elemanlarında kullanımıyla hem çevresel hem de mühendislik açısından önemli kazanımlar elde edilebileceğini ortaya koymaktadır. Bu tez, sürdürülebilir yapı malzemelerinin geliştirilmesine ve inşaat sektöründe çevre dostu yaklaşımların yaygınlaştırılmasına yönelik önemli bir bilimsel altyapı sunmaktadır.

Abstract:
This thesis examines the effects of steel fibers and rubber aggregates recovered from waste tires on the performance of reinforced concrete structural elements within the framework of sustainability principles. The low tensile strength and limited ductility of concrete pose significant disadvantages in the construction industry. In this context, the study aims to enhance the mechanical properties of concrete and reduce environmental impacts by utilizing recycled materials. The research introduces an innovative approach to improving the durability of bollards and similar structural elements. In the study, cantilever-type static single-point bending tests were conducted on reinforced concrete specimens measuring 110 cm in length with square cross-sections (10x10 cm, 15x15 cm, and 20x20 cm). The specimens were designed to include steel fibers and rubber aggregates at 5% and 10% proportions. Comparative analysis with reference specimens showed that steel fibers improved crack control and load-bearing capacity, while rubber aggregates reduced the modulus of elasticity and enhanced the deformation capacity and impact resistance of the concrete. Experimental data were analyzed using high-precision measurement devices and the Abaqus program. Steel fibers were found to enhance post-crack load-bearing capacity and impart ductility to concrete, whereas rubber aggregates positively influenced the elastic and plastic behavior of the material. The use of these materials in bollards and similar structural elements provides durable and eco-friendly solutions.
In conclusion, this study demonstrates that the incorporation of steel fibers and rubber aggregates derived from recycled waste tires into reinforced concrete structural elements yields significant environmental and engineering benefits. The findings offer valuable scientific foundations for the development of sustainable construction materials and the promotion of environmentally friendly practices in the construction industry.