Cilt 5, Sayı 2, Sayfalar 411 - 423 2017-08-29

The Making of a Hailstone Simulated Realistic Damage
Hasarı Gerçekçi Şekilde Simüle Eden Dolu Yapımı

Mehmet Eren UZ [1] , Gokalp YILMAZ [2] , Talha BİRCAN [3]

32 40

Damage associated with hailstorms can be at par with the earthquake and wind damage. However, due to low risk to life, the National Construction Code of Australia does not include design recommendations for Hail load. Primarily, various technical and professional bodies along with insurance companies drive the research into hail resistant materials. The most common hail stone damage tests rely on the indentation tests using steel balls or indenters. The main controlling criteria being the minimum energy required to initiate a dent. However, the correlation between such test schemes and the impact behavior of a natural hailstone is not proven. Natural hailstones usually form through a complicated process and display significant variation to steel or other artificial materials during impact with the roofing panels. Thus, the realistic damage assessment of exposed roofing and automotive panels predicates on the simulation of representative hail stones in the laboratory setting. On the other hand, the natural hail development process is nearly impossible to replicate in the laboratory environments. Therefore, the current study aims to simulate the underlying characteristics of a damage-inducing natural hailstone. The complex formation of hailstones yields some hailstones with superior strength under both compression and tension. Even the pure ice without any impurities does not represent these hailstones as they possess virtually zero tensile strength. The discrepancy is rooted in the complex interlocking of ice crystals found in natural hail stones, which can resist the tensile component of a dynamic wave propagating through the ice balls immediately after impact. The current study investigates the addition of microfibers and PVA to enhance the tensile strength of the ice balls. This study assesses a range of artificial hail production methods by employing a purpose-built dynamic hail impact testing equipment to shoot a range of hailstones on roofing panels at various impact velocities. The proposed method with 12% PolyVinyl Alchohol based adhesive produces hailstones which retain their integrity even after impact at significantly high speed. Moreover, the produced hailstones closely maintain the density, uniformity, and surface friction properties of a natural hailstone. 



Dolu fırtınalarının sebep olduğu düşünülen hasarın miktarı deprem ve rüzgar hasarına eşit olabilmektedir. Fakat can kaybı ihtimalinin fazla olmaması sebebiyle ne Avustralya’nın ne Türkiye’nin inşaatla ilgili yönetmeliklerinde dolu yükü için herhangi bir tavsiye bulunmamaktadır. Doluya karşı dayanıklı malzemelerin araştırmasının başını genellikle çeşitli teknik ve profesyonel kurumlar ve sigorta şirketleri çekmektedir. En yaygın dolu hasarı testleri çelik topların ya da indentörlerin kullanıldığı indentasyon testlerine dayanmaktadır. Ana kontrol edilen değişkenin bir çukur açmak için gerekli minimum enerji olduğu. Fakat bunun gibi deneyler ile doğal yollardan oluşan dolu tanesinin çarpışma sırasındaki davranışı arasında herhangi bir ilişki ispatlanamamıştır. Doğal yollardan oluşan dolu taneleri karmaşık bir işlem sonucu gerçekleşir ve dolunun çatı kaplama malzemelerine çarpmasıyla çelik ya da diğer yapay materyallerin çarpması arasında hatırı sayılır farklılıklar gözlemlenmektedir. Bu yüzden, dolu yağmuruna maruz kalan çatı malzemeleri ve araç panellerinin gerçeğe yakın hasar tahmini laboratuvar şartları altında dolu taneleri yerine geçen simülasyonlara dayanır. Fakat, dolu tanelerinin doğal yollardan oluşum sürecinin tekrarını gerçekleştirmek laboratuvar şartları altında neredeyse imkansızdır. Bu yüzden, bu çalışmanın hedefi doğal dolu tanelerinin hasara yol açan karakteristik özelliklerini simüle etmektir. Dolu tanelerinin karmaşık yapısı bazı dolu tanelerinin hem sıkışma hem de gerilim altında diğer dolu tanelerinden daha üstün dayanıklılığa sahip olmasına sebep olmaktadır. Gerilime karşı koyduğu kuvvet sıfıra yakın olduğu için saf buz bile bunun gibi dolu tanelerini temsil edemez. Uyumsuzluğun sebebi dolu tanelerinin yapısında karmaşık bir şekilde birbirine kenetlenmiş halde bulunan buz kristallerinin çarpışmadan sonra dolu tanesinin içinden geçen dinamik dalganın gerilime sebep olan kısmına karşı koyabilmesidir. Bu çalışmada buz toplarının gerilime karşı dayanıklılığını arttırmak için mikrofiberler ve  Polivinil Alkol (PVA) eklenmesini incelenecek. Bu çalışma dolu tanesinin çarpmasını test etmek için üretilmiş teçhizatla çeşitli dolu tanelerini çatı kaplama malzemeleri üzerlerine farklı çarpma hızlarında atmak suretiyle çeşitli yapay dolu tanesi üretim metotlarını inceleyecek. Önerilen metotla üretilen dolu taneleri, içerdikleri %12 PVA temelli adhezif maddeleri sayesinde yüksek hızlı çarpışmalardan sonra bile tek parça halinde kalabilmektedir. Ayrıca, üretilen dolu tanesi ile doğal yollardan oluşan dolu tanesinin yoğunluğu, saflığı, ve yüzey sürtünme özelliklerine yakın değerlere sahiptir.
  • Referans 1 Yrd. Doç. Dr. Mehmet AVCAR Mühendislik Fakültesi Dekanlığı İnşaat Mühendisliği Bölüm Başkanlığı Mekanik Anabilim Dalı Başkanlığı E-mail address: mehmetavcar@sdu.edu.tr
  • Referans 2 Lecturer Pezhman Sharafi, PhD. Institute for Infrastructure Engineering, Western Sydney University, Penrith NSW 2751, Australia E-mail address: p.sharafi@westernsydney.edu.au
  • Referans 3 Lecturer Dr. Rahim Mutlu, PhD Faculty of Engineering School of Mechanical, Materials & Mechatronic Engineering University of Wollongong, Australia E-mail address: rmutlu@uow.edu.au
Konular Mühendislik ve Temel Bilimler
Dergi Bölümü Araştırma Makalesi \ Research Articles
Yazarlar

Orcid: orcid.org/0000-0002-4466-5536
Yazar: Mehmet Eren UZ
E-posta: meuz@uow.edu.au
Ülke: Turkey


Yazar: Gokalp YILMAZ
E-posta: gokalpyilmaz06@gmail.com
Kurum: Adnan Menderes Universitesi
Ülke: Turkey


Yazar: Talha BİRCAN
E-posta: talhabircan0@gmail.com
Ülke: Turkey


Bibtex @araştırma makalesi { jesd327312, journal = {Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi}, issn = {}, address = {Süleyman Demirel Üniversitesi}, year = {2017}, volume = {5}, pages = {411 - 423}, doi = {10.21923/jesd.327312}, title = {The Making of a Hailstone Simulated Realistic Damage}, language = {en}, key = {cite}, author = {BİRCAN, Talha and UZ, Mehmet and YILMAZ, Gokalp} } @araştırma makalesi { jesd327312, journal = {Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi}, issn = {}, address = {Süleyman Demirel Üniversitesi}, year = {2017}, volume = {5}, pages = {411 - 423}, doi = {10.21923/jesd.327312}, title = {Hasarı Gerçekçi Şekilde Simüle Eden Dolu Yapımı}, language = {tr}, key = {cite}, author = {BİRCAN, Talha and UZ, Mehmet and YILMAZ, Gokalp} }
APA UZ, M , YILMAZ, G , BİRCAN, T . (2017). The Making of a Hailstone Simulated Realistic Damage. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 5 (2), 411-423. DOI: 10.21923/jesd.327312
MLA UZ, M , YILMAZ, G , BİRCAN, T . "The Making of a Hailstone Simulated Realistic Damage". Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 5 (2017): 411-423 <http://dergipark.gov.tr/jesd/issue/31019/327312>
Chicago UZ, M , YILMAZ, G , BİRCAN, T . "The Making of a Hailstone Simulated Realistic Damage". Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi 5 (2017): 411-423
RIS TY - JOUR T1 - Hasarı Gerçekçi Şekilde Simüle Eden Dolu Yapımı AU - Mehmet Eren UZ , Gokalp YILMAZ , Talha BİRCAN Y1 - 2017 PY - 2017 N1 - doi: 10.21923/jesd.327312 DO - 10.21923/jesd.327312 T2 - Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 411 EP - 423 VL - 5 IS - 2 SN - -1308-6693 M3 - doi: 10.21923/jesd.327312 UR - http://dx.doi.org/10.21923/jesd.327312 Y2 - 2017 ER -
EndNote %0 Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi Hasarı Gerçekçi Şekilde Simüle Eden Dolu Yapımı %A Mehmet Eren UZ , Gokalp YILMAZ , Talha BİRCAN %T Hasarı Gerçekçi Şekilde Simüle Eden Dolu Yapımı %D 2017 %J Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi %P -1308-6693 %V 5 %N 2 %R doi: 10.21923/jesd.327312 %U 10.21923/jesd.327312