FBE- Gemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Kaya, Haluk" ile FBE- Gemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeTekne konstrüksiyonunda kullanılabilecek ferrosement yapının mekanik davranışı ve en uygun malzeme bileşenlerinin belirlenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1986) Kaya, Haluk ; Özalp, Teoman ; 2239 ; Gemi İnşaatı ve Gemi Makinaları Mühendisliği ; Naval Architecture and Marine EngineeringFerrosement, son yıllarda tüm Dünya'da gittikçe yay gınlaşan; sertleşmiş beton ile onu takviye eden çelik tel ve çubukların oluşturduğu bir yapı malzemesidir. Konstrüksiyon kolaylığı ve maliyetinin düşük olması; özellikle küçük tekne lerin yapımı için malzemeyi çekici hale getirmektedir. Bu çalışmada; altıgen tel ağ ile pekiştirilmiş ferro- Sementin geometrik ve mekanik özellikleri kuramsal ve deney sel olarak incelenmiş ve gemi yapımında nasıl daha efektif olarak kullanılabileceği araştırılmıştır. Çalışma beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, ferrosement genel olarak tanıtılmakta ve gemi inşaatına uygun olan ve olmayan özellikleri belirtil mektedir. Daha sonra malzemenin mekanik özellikleri üzerinde bugüne kadar yapılan çalışmalar özetlenerek eksik yönleri tar tışılmaktadır. Harç bileşiminin etkisini de göz önüne alarak deniz koşullarına ve tekne, yapımına uygun bir malzeme oluş turmaya yönelik çalışmalar ıu^gok az ve yetersiz olduğu sapta narak, araştırmanın bu yönde geliştirilmesi amaçlanmıştır. İkinci bölümde, ferrosement tekne yapımında kullanılan, çelik boru, çubuk ve tel ağların geometrisi incelenmiştir. Boru ve çubuklar tekneye gerekli form ve rijidliği vermek amacıyla kullanılmaktadır. Bunun dışında mukavemete katkıları çok azdır. Dolayısıyla kompoziti temsil eden birim hücre sa dece sertleşmiş beton ve altıgen tel ağ göze alınarak oluştu rulmuştur. Bezukladov | 14 | ve Shah|l|'m tel ağların pekiştir me özellikleri için verdiği tanımlar altıgen tel ağ ile pe kiştirilmiş ferrosemet kompozitine uygulanmış ye birim hücre için özgül yüzey 2. 3 ; pekiştirme oranı 2.12 ve çelik içeriği 2.17 nolu denklemler ile verilmiştir. Daha sonra çelik çubuk ve boruların' etkisini de görebilmek amacıyla en genel ferro sement yapı tipi olan D-tipi yapı için bu tanımlar genelleş tirilmiştir. Özgül yüzey için 2.21, pekiştirme oranı için 2.26 ve çelik içeriği için 2.29 denklemleri elde edilmiştir. Ayrıca teller arasındaki ortalama mesafe ve ortalama» tel sa yısı için 2.32 ve 2.23 ifadeleri geliştirilmiştir. Üçüncü bölümde, kompoziti oluşturan çelik teller ve beton matris için ger ilme-bir im uzama denklemleri 3.3 ve 3.4 denklemleri ile verilmiştir. Sertleşmiş beton ve onu pekiştiren tek bir çelik teli ayrı ayrı homojen, izotrop ve lineer elastik kabul ederek or- totropik malzemenin Ex, E", Vxy, VyX ve Gxv elastik sabitleri karışım kuralları ile yazılmıştır. Kuvvet etkime yönü ile lif doğrultuları farklı olduğundan kuvvet etkime doğrultusundaki malzeme sabitleri tansörel dönüşümle bulunmuştur. Neticede bi rim hücrenin iki bileşeni seçilen yükleme durumu için seri bağ lı kabul edilerek altıgen kümes teli ile pekiştirilmiş ferro- sementin sabitleri hesaplanmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümü, deneysel araştırmaya ay rılmıştır. Ferrosement tekne kaplaması için en kritik geril melerin çekme gerilmeleri olduğu düşünülerek, kesiti (7 cm x 2 cm) olan özel numuneler üzerinde uniform çekme deneyleri yapılmıştır. Deneylerde kullanılan çimento, agrega, tel ağ gibi malzeme bileşenlerinin hangi kriterlere göre seçildiği açık lanmış, fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri diagram ve tablolarla verilmiştir. Beton karışımı hesabının nasıl yapıldığı bölüm 4.3'de açıklandıktan sonra hazırlanan çekme numunesi kalıplarını kullanarak ön deneyler yapılmış ve ferrosement harçları için (w/c) su-çimento oranına ve (c) çimento dozajına bağlı olarak hava boşluğu oranları verilmiştir. Deneyler için agrega granülometr isi sabit kalmak üzere su/çimento oranları 0,35-0,40-0,45; çimento dozajları 450 kg/m3-600 kg/m3-750 kg/m3 ve tel ağ katları 0-4-8-12-16 de ğerlerini alan 45 tip numune hazırlanmıştır. Deney sonuçla rında olası sapmaları düşünerek her tipten 5'er adet olmak üzere toplam 225 numune üretilmiştir. Üretim için tasarımı yazar tarafından yapılan özel kalıplar kullanılmıştır. Numu neler 1 gün kalıp içinde, 6 gün su içinde bırakılmış, döküm den 28 gün sonra çekme deneyine tabi tutulmuşlardır. Çekme deneyleri 20 tonluk universal çekme makinesinde yapılmıştır. Boy yönündeki uzamalar, özel olarak tasarlanan bir boyuna deformasyon çerçevesi, en yönündeki kısalmalar ise bir enine deformasyon çerçevesi kullanarak endüktif transdu- cerler yardımı ile elektronik olarak ölçülmüştür. Neticede herbir numune için ger ilme-boyuna şekil değiştirme diagramla- rı çizilmiş, ilk çatlama ve göçme gerilimleri saptanmıştır. Ferrosement kompozitinin sürekli fazını oluşturan sert leşmiş betonun mekanik özelliklerini saptamak amacıyla ayrıca 010x20 cm'lik silindirler üretilmiş ve standart basınç ve si lindir yarma deneyleri yapılmıştır. Beşinci bölüm elde edilen sonuçların değerlendirilme-^ sine ayrılmıştır. Ferrosement harçlarının klasik beton harç larından farklı olması nedeniyle yoğurma suyu miktarının çök- me ve VeBe değerlerine etkisi, koaıpozit birim ağırlığı, hava boşluk oranının tel miktarı ile değişimi, su emme, basınç mu kavemetinin çimento dozajı ye w/c oranı ile değişimi gibi normal betonlarda çok incelenmiş konular yeniden değerlendi rilmiştir. Aynı şekilde ferrosement harçları için basınç mukave meti ile silindir yarma deneyinden bulunan çekme mukavemeti arasındaki ilişki, yoğurma suyu miktarının basınç elastiklik modülüne etkisi, basınç mukavemeti ile elastiklik modülü ara sındaki ilişkiler araştırılarak diagramlarla ve analitik ifa delerle verilmiştir. - Bölüm 3* de ferrosement kompozitinin elastik sabitleri nin hesabı için verilen yöntem; deneysel sonuçlarla karşılaş- tırılmıştır. Kompozitin boyuna ve enine elastiklik modülleri pekiştirme oranı ile lineer olarak artmaktadır. Ancak tel yüz desi çok küçük değerlerde kaldığından bu artış önemli boyutla ra ulaşamamaktadır. Benzer ilişki Poisson oranları ve kayma modülünde de gözlenmektedir. Geliştirilen teorinin deneysel sonuçlar ile yeterli uyum içinde olduğu gözlenmiştir. İlk çatlama gerilmesi de pekiştirme oranı ile doğrusal olarak artmaktadır. Ayrıca beton fazının etkisi ile ilk çat lama gerilimi su/çimento oranı ve çimento dozajı ile de ilgi lidir. Maksimum ilk çatlama gerilmesine ulaşmak için pekiş tirme oranını yükseltirken çimento dozajını bir ölçüde düşür mek gerektiği bulunmuştur. Ayrıca pekiştirme oranı arttıkça ilk çatlama anındaki boyuna uzama ve enine kısalmaların da doğrusal olarak arttığı görülmüştür. İlk çatlağın oluşmasından sonra çatlak gelişme bölge sine girilmektedir. Bu bölgede de; çatlamalar sırasında olu şan çok küçük gerilme düşüşleri dışında gerilme ve birim uza maların orantılı olarak arttığı gözlenmiştir. Dolayısı ile literatüre uygun olarak | 27 | çatlaklı bölge için de deformas- yon modülü, Poisson oranı ve kayma modülü ölçülmüştür. Bu de ğerlerin pekiştirme oranı arttıkça azaldıkları görülmüştür. Gerilmenin belli bir maksimum değerinden itibaren çat lak oluşumu durmakta, uzamalar büyük değerlere çıkmakta, di ğer bir deyişle inelastik akma bölgesine girilmektedir. Bu bölgede ancak maksimum gerilme (ömax) ve kopma anındaki (ölçü b&lgesinde kalmıyorsa) maksimum boyuna uzamalar (eı max) ve maksimum enine kısalmalar (£2 max) ölçülebilmektedir. CJmax £.\ ^y ve £2 max değerlerinin pekiştirme oranına bağlı olarak arttı ğı, ayrıca aie/amax, ei/ei max. £2/^2 max oranlarının in celenmesi ile pekiştirme oranı arttıkça nihai değerler ile ilk çatlama arasındaki farkın büyüdüğü saptanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre ilk çatlama gerilimi en yüksek ancak hafiflik, ekonomiklik ve işleme kolaylığı bakı mından en uygun ferrocement yapı bileşenleri; tel ağ sayısı : n = 16 pekiştirme oranı : Vç = 0.035 çimento dozajı : c = 570 kg/m^ - 600 kg/m^ su/çimento oranı : u/c = 0.45 olarak belirlenmiştir. Son olarak tüm çalışmanın önemli sonuçları tekrar özet lenmiş ve bunlarla ilgili olarak yazarın Ferrosement tekne ya pımı ile ilgili önerileri sunulmuştur.