Geri Dön

Sustainable stabilization of pile foundation against lateral loads using granulated rubber: Numerical analysis

Granül lastik kullanılarak kazık temelin yanal yüklere karşı sürdürülebilir stabilizasyonu: Sayısal analiz

PDF İndir

  1. Tez No: 1003567
  2. Yazar: BERKİN YAĞIZ KAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NURHAN ECEMİŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışma, kazık temellerinin yatay yüklemeler altındaki davranışını sayısal simülasyonlar aracılığıyla incelemektedir. Simülasyonlar, ABAQUS yazılımı kullanılarak üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Kazık çevresinde iki farklı zemin türü kullanılmıştır: temiz kum ve atık lastiklerden geri dönüştürülerek üretilen granül atık lastik. Kullanılan granül atık lastiklerin tane çapı 10–15 mm aralığındadır. Granül atık lastik, standart zemin malzemelerine alternatif olarak hem sürdürülebilirlik hem de performans açısından değerlendirilmektedir. İlk aşamada, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Geoteknik Mühendisliği laboratuvarında gerçekleştirilen fiziksel deneylerle sayısal modelin doğrulaması yapılmıştır. Fiziksel deney düzeneği; 1.5 metre uzunluğunda ve 40 mm çapında bir borunun ayrı ayrı temiz kumdan ve granül atık lastikten oluşan modellere gömülmesiyle oluşturulmuştur. Bu modele 5 cm, 7 cm ve 10 cm'lik yatay deplasmanlar uygulanmış; oluşan yatay kuvvetler gerinim ölçerler, yük hücreleri ve basınç sensörleri aracılığıyla ölçülmüştür. Elde edilen kuvvet değerleri, karşılık gelen sonlu eleman modeline giriş olarak tanımlanmış ve oluşan deformasyonlar karşılaştırılmıştır. Deplasmanlar hem zemin yüzeyinde hem de kazık boyunca analiz edilmiştir. Doğrulama aşamasını takiben, kazık üzerindeki yatay deplasmanları ve çevresindeki zemin tepkilerini incelemek amacıyla ek sayısal simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Bu simülasyonlarda model kutusunun merkezine 1.5 cm, 2 cm ve 3 cm'lik yatay deplasmanlar uygulanmış ve oluşan deformasyonlar değerlendirilmiştir. Granül atık lastikten oluşan modele en düşük deplasman uygulandığı zaman, temiz kuma göre daha düşük direnç gösterdiği gözlemlenmiştir. İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü'nde doğrulanan sayısal simülasyon sonuçlarına göre, aynı yükleme koşulları altında granül atık lastik malzemeye kıyasla kumda %56.69'a kadar daha fazla deplasman oluştuğu belirlenmiştir. Ayrıca, ek olarak yapılan sayısal analizde zemine maksimum 3 cm yatay deplasman uygulanmış ve bu koşulda granül atık lastik kullanılan ortamda, kuma göre %10.91 oranında daha az deplasman gözlemlenmiştir. Genel olarak, granül atık lastikten oluşan ortamda, tüm yükleme düzeylerinde gözlemlenen tutarlı ve dengeli deformasyon dağılımı, bu malzemenin temiz kuma kıyasla üstün performans sergilediğini göstermektedir. Düşük yükler altında dahi granül atık lastik, kazık boyunca kontrollü ve istikrarlı bir şekil değiştirme sağlamaktadır. Kumun gevrek ve ani tepkisel davranışlarının aksine, granül atık lastik sünekliğini korumakta ve ani değişimler göstermemektedir. Bu durum, granül atık lastiğin yüksek sönümleme ve enerji yayma kapasitesini doğrulamakta ve onu etkili bir çevre dolgu malzemesi haline getirmektedir. Bununla birlikte, düşük yükleme düzeylerinde GR karışımlarının daha düşük rijitliğe sahip olması, temiz kuma kıyasla başlangıçta biraz daha yüksek deplasmanlara neden olabilmektedir. Yapılan simülasyonların bulguları, granül kauçuğun yalnızca sürdürülebilir inşaat uygulamalarına katkı sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda kazık temelleri etrafındaki zemin stabilizasyonunu da önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

This study investigates the behaviour of piles subjected to lateral loading using numerical simulations. The simulations were performed using 3D ABAQUS software. Two different soil types were used around the pile: clean sand and granulated rubber (GR) which is a recycled material produced from waste tires. The diameter size of the GR used was 10-15 mm. GR is assessed as a sustainable and performance-enhancing alternative to standard surrounding materials. First, the numerical simulations compared with the physical experiments performed in Izmir Institute of Technology, Geotechnical Engineering laboratory. The physical test setup was constructed by embedding a 1.5-meter-long pile (diameter of 40 mm) into clean sand and GR deposits. Lateral displacements of 5 cm, 7 cm, and 10 cm were applied, and the resulting horizontal forces were measured using appropriate instruments (strain gauges, load cells, and pressure sensors). These force values were then used as inputs in a corresponding finite element model, allowing for a comparison of resulting deformations. Displacements were analysed both on the soil surface and along the pile. Following the comparison of the experiments, additional numerical simulations were performed to determine the displacement on piles and lateral displacements observed on the pile. Lateral displacements of 1.5 cm, 2 cm, and 3 cm were applied throughout the center of the model box. The corresponding deformations on the soil and the pile were examined. It was observed that GR deposit showed slightly lower resistance than the clean sand at the smallest displacement level. From the compared numerical simulations, up to 56.7 % higher displacement was observed in the sand under the same loading conditions. After comparison of the numerical simulations, additional simulations were performed. Maximum 3 cm lateral displacement is applied to the soil, and the results showed that when compared to the sand, up to 10.9% less displacement can be provided with GR, when 3 cm horizontal displacement is applied. Additionally, in the numerical analysis, a maximum lateral displacement of 3 cm was applied to the soil, and under this condition, the soil comprising granulated rubber exhibited 10.91% less displacement compared to the soil comprising sand. Overall, the consistent and evenly distributed deformation observed in the GR profile under all loading conditions demonstrates its superior performance compared to clean sand. Even under low loads, GR enables controlled and stable displacement along the entire pile length. Unlike the brittle response observed in sand, GR maintains a ductile behaviour without sudden shifts or irregularities. This confirms its excellent damping and energy dissipation capacity, making it an effective surrounding material. However, it should be noted that the lower stiffness of GR mixtures under small loads may result in slightly higher initial displacements compared to clean sand. The findings of both simulations demonstrate that granulated rubber not only contributes to sustainable construction practices but also provides significant improvements in soil stabilization around the pile foundations.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    901566

    Evaluating the efficacy of polyethylene glycol and magnesium chloride as anti-freeze agents on the mechanical properties of clays subjected to freeze-thaw cycles

    Polietilen glikol ve magnezyum klorürün antifriz maddeleri olarak donma-çözülme döngülerine maruz kalan killerin mekanik özellikleri üzerindeki etkinliğinin değerlendirilmesi

    AMIN YEGANEH RIKHTEHGAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRAK TEYMÜR

  2. Tez No

    885744

    Improving methane yield and nutrient recovery of waste biological sludge with microwave disintegration

    Mikrodalga dezentegrasyonu ile atık biyolojik çamurun biyogaz veriminin ve nutrient geri kazanımının iyileştirilmesi

    ALI ALHRAISHAWI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Çevre MühendisliğiSivas Cumhuriyet Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞÜKRÜ ASLAN

  3. Tez No

    987356

    Development of N-heterocyclic carbene catalysts for atom transfer radical polymerization

    Atom transfer radikal polimerizasyonu için N-heterosiklik tabanlı katalizör geliştirilmesi

    MUSTAFA SEMİH YILDIRIM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CÜNEYT HÜSEYİN ÜNLÜ

  4. Tez No

    807029

    Impact of hydrogen addition on combustion characteristics in a swirl-stabilized partially premixed combustor

    Gırdaplayıcı içeren kısmi karışımlı yanma odasına hidrojen ilavesinin yanma karakteristiklerine etkisi

    TUĞBA KARASU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR

  5. Tez No

    879677

    Plant-wide process analysis targeting reliable estimation of biogas production from anaerobic sludge digestion

    Anaerobik çamur çürütme prosesinden biyogaz üretiminin güvenilir tahminine yönelik tesis geneli proses analizi

    GÖKŞİN ÖZYILDIZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAYRETTİN GÜÇLÜ İNSEL

Geri Dön