Beton dolgulu öksetik kompozitlerin mekanik özelliklerinin nümerik olarak belirlenmesi
Numerical determination of mechanical properties of concrete-filled auxetic composites
Yazar: OĞUZHAN UĞURLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜLEYMAN NAZİF ORHAN
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışma iki bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, rölatif yoğunluğu sabit tutulan altısı öksetik (re-entrant, arrowhead, yeni arrowhead, lozenge grid, formed from square grid ve star honeycomb) üçü geleneksel (honeycomb, isogrid ve rectangle grid) kafes yapı betonla doldurularak dokuz adet kompozit yapı elde edilmiştir. Bu kompozit yapıların basınç altındaki davranışı sayısal modeller oluşturularak incelenmiştir. Bu sayısal analizlerde kompozitlerde kullanılan kafes yapıların Poisson oranlarının ve direngenliklerinin kompozit yapıların davranışlarını nasıl etkilediği araştırılmıştır. En yüksek dayanım ve enerji yutma kapasitesine sahip olan yapının beton dolgulu rectangle grid olduğu saptanmıştır. İkinci bölümde ise en yüksek dayanım ve enerji yutma kapasitesine sahip olan beton dolgulu birer öksetik ve geleneksel kafes yapı seçilmiştir. Öksetik kafes için re-entrant, geleneksel kafes için rectangle grid yapısı kullanılmıştır. Bu kompozit yapıların içerisinde bulunan kafeslerin birim hücre kalınlıkları ve boyutları üzerine bir parametrik çalışma yapılmış ve yapıların dayanım ve enerji yutma kapasiteleri karşılaştırılmıştır. Bu iki kompozitte kullanılan kafeslerin birim hücre kalınlıkları arttıkça, beton dolgulu re-entrant kafesin beton dolgulu rectangle grid kafese göre çok daha yüksek dayanım ve enerji yutma kapasitesi sergilediği görülmüştür. Bu iki kompozitte kullanılan kafeslerin birim hücre boyutu arttıldığında ise her iki kompozit yapının dayanımlarının düştüğü belirlenmiştir. Yapılan tüm çalışmalar değerlendirildiğinde, beton dolgulu uygun birim hücre kalınlığına ve boyutuna sahip re-entrant kafes yapının, beton dolgulu rectangle grid kafes yapısıdan daha iyi mekanik davranış gösterdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
This study consists of two parts. In the first part, nine composite structures were obtained by filling concrete into six auxetic (re-entrant, arrowhead, new arrowhead, lozenge grid, formed from square grid and star honeycomb) and three conventional (honeycomb, isogrid and rectangle grid) lattice structures with constant relative density. The behavior of these composite structures under compression was investigated by creating numerical models. Numerical analysis were conducted to examine the effects of the Poisson's ratios and stiffnesses of the lattice structures used in the composites on the behavior of the composite structures. It was determined that the structure with the highest strength and energy absorption capacity was the concrete-filled rectangle grid. In the second part, the models with the highest strength and energy absorption capacity are selected as one each for concrete filled auxetic and conventional lattice structures. Re-entrant is considered for the auxetic lattice, while the rectangular grid structure is used for the conventional lattice. A parametric study was performed on the unit cell thicknesses and sizes of the lattices in these composite structures and their strength and energy absorption capacities were compared. It was observed that as the unit cell thickness of the lattices used in these two composites increased, the concrete-filled re-entrant lattice exhibited much higher strength and energy absorption capacity than the concrete-filled rectangle grid lattice. As the unit cell size of the lattices used in these two composites increased, it was revealed that the strengths of both composite structures decreased. When all the studies are evaluated, it is determined that concrete-filled re-entrant structure showed better mechanical behavior than concrete-filled rectangle grid structure at an appropriate lattice unit cell thickness and size.