FINITE ELEMENT MODELING TO PREDICT THE MECHANICAL PROPERTIES OF 3D PRINTED CONCRETE


Creative Commons License

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MICHAEL KINGSLEY AFFUL

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Çağlar Yalçınkaya

Eş Danışman: Sadık Can Girgin

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Eklemeli imalat olarak da bilinen üç boyutlu (3B) yazdırma, inşaat da dahil olmak üzere sektörlerin çehresini değiştirmektedir. 3B yazdırılmış beton için önemli bir odak alanı, katmanlar arası bekleme süresinin (KBS) katmanlar arasındaki bağ mukavemetini ve ayrıca mekanik özellikleri nasıl etkilediğidir. Genellikle daha yüksek bir KBS, daha düşük bir bağ dayanımına sebep olmaktadır. Mekanik özellikler üzerindeki bu etkileri tahmin etmek için (özellikle eğilme performansına odaklanarak), LS Dyna'da Winfrith beton modelini ve yüzeyden yüzeye temas kopması (tie-break temas algoritması) kullanan bir sonlu elemanlar (FE) modeli geliştirilmiştir. Modelin güvenilirliği için önce bir ağ duyarlılık analizi yapılmış, ardından model literatürden alınan üç deneysel sonuçla doğrulanmıştır. KBS'nin etkisini ve 3B yazdırılmış betonun davranışını daha iyi anlamak için üç set parametrik çalışma yürütülmüştür. Bunlardan ilki, farklı beton dayanımları için KBS'nın eğilme performansı üzerindeki etkisine odaklanmıştır. Bir diğer önemli husus olan çatlak deseni KBS'ye göre değerlendirilmiştir. Anizotropik davranış da değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan, KBS'nin artırılmasının, dikkate alınan yükleme yönü için eğilme performansı üzerinde daha az etkiye sahip olduğu görülmüştür. KBS'nin çatlak deseni üzerindeki etkisine ilişkin çalışmada, daha güçlü bağlar zikzak içermeyen düz çatlak desenlerine yol açmıştır. Ayrıca basınç dayanımı ile eğilme dayanımı arasında pozitif bir korelasyon olduğu tespit edilmiştir. Model, 3B yazdırılmış betonun anizotropik davranışını doğru bir şekilde tahmin edebilmiştir. En düşük eğilme dayanımı, kirişin alt kısmında gelişen çekme gerilmelerinin arayüze normal olarak etki ettiği yükleme yönünde elde edilmiştir.