Seyfettin Umut UMU, Derviş Volkan OKUR, Gülgün YILMAZ, Seyhan FIRAT

Dinamik Yükleme Şartlarında Kum/Lastik Karışımlarının Rijitlik ve Sönüm Özelliklerinin İncelenmesi

Atık lastik kullanımı inşaat mühendisliğinde son zamanlarda yaygınlaşmıştır. Geoteknik mühendisliği açısından atık lastikler genellikle dolgu ve diğer toprak yapı projelerinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kum/lastik karışımlarının dinamik yükleme koşulları altında, düşük-orta birim deformasyon seviyelerindeki malzeme davranışının sonuçları sunulmuştur. Farklı kum/lastik karışım yüzdelerinde bir dizi burulmalı rezonans kolon deneyi yapılmıştır. Aynı zamanda enerji emme kapasitesi, başlangıç kayma modülü, sönüm oranı karakteristikleri hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Tekrarlı yükleme altındaki gerilmeşekil değiştirme davranışını tanımlamak için ölçümler farklı çevre basıncı ve birim kayma deformasyon seviyeleri için yapılmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar kum/lastik karışımlarının kayma dayanımı ve sönüm oranını arttırdığı ve geoteknik uygulamalar için ilgi çekici bir malzeme olduğunu göstermiştir. Kayma dayanımındaki bu yükselmenin, atık lastik tozu ile ISO temiz kum numunesinin adezyonunun daha iyi olabileceğinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Farklı yüzdelerdeki lastik kum karışımlarına ait modül azalım ve sönüm oranı eğrileri verilmiştir. Lastiğin yüksek sönümleme kapasitesi, kum/lsatik karışımlarının titreşimleri azaltmada sönümleme sistemi olarak kullanılabileceğini göstermektedir.

A Study on The Stiffness and Damping Characteristics of Sand/Rubber Mixtures Under Dynamic Loading Conditions

Using waste rubber in sand mixes has become a common practice in civil engineering. In terms of geotechnical engineering recycled rubber generally used in engineered fills and other earthwork projects. This paper presents the results of a study on the dynamic characteristics of sand/rubber mixtures under dynamic loading conditions at low and middle shear strain level. Also, the information about the energy absorption capability, initial shear modulus and damping ratio of the mixtures are obtained. A number of torsional resonant column tests were conducted on sand/rubber mixtures with different particles sizes and contents to evaluate the shear modulus and damping values. To simulate the stress-strain response of cyclic-induced loading, the measurements were taken for different confining pressures and strain levels. The results of the study indicated that rubber modification increases stiffness and damping ratio, making it a very attractive material for geotechnical applications. The modulus reduction curves, shear modulus and damping ratio graphics are presented with the percentage of rubber and sand mixtures. Rubber's high damping capacity permits consideration of rubber/soil mixtures as part of a damping system to reduce vibration. It's found out that mixtures of sand and rubber can be modeled using conventional principles of mechanics with some revisions.

PDF

___

Humphrey, D.N., "Investigation of Exothermic Reaction in Tire Shred Fill Located on SR 100 in Ilwaco, Washington", Consulting Report to FHWA, US Department of Transportation, 1996.
Bosscher, P.J., Edil, T.B., Kuraoka, S., "Design of Highway Embankments Using Tire Chips", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 123 (4):295-304, 1997.
Humphrey, D.N., Kate, L.E., "Five Year Study of the Effect of Tire TDA Placed Above the Water Table on Groundwater Quality", Transportation Research, Record 1714, Transportation Research Board, Washington, D.C.,18-24, 2000.
Dickson, T.H., Dwyer, D.F., Humphrey, D.N.,"Prototypes Tire-Shred Embankment Construction", Transportation Research, Record 1755, TRB, National Research Council, Washington, D.C., 160-167, 2001.
Zornberg, J.G., Alexandre, R.C., Viratjandr, C.,"Behaviour of Tire Shred-Sand Mixtures", Canadian Geotechnical Journal, 41 (2):227-241, 2004.
Akbulut, S., Hasiloglu, A.S., Pamukcu S."Data generation for shear modulus and damping ratio in reinforced sands using adaptive neuro-fuzzy inference system", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Volume 24, Issue 11, December 2004, Pages 805-814, ISSN 0267
Senetakis K., Anastasiadis A., Pitilakis K.,(2012)."Dynamic properties of dry sand/rubber (SRM) and gravel/rubber(GRM) mixtures in a wide range of shearing strain amplitudes", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 33, pp.38-53.
Keskin S., Laman M., "Atık Lastik - Kum Karışımlarının Kayma Mukavemetinin Laboratuar Deneyleriyle İncelenmesi", Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 27(2), ss. 27-35, Aralık 2012
Richart F.E., Hall J.R.,Woods R.D.(1970). "Vibration of soils and foundations". Prentice Hall.
Youn J., Choo Y., Kim D.,(2008), "Measurement Of Small-Strain Shear Modulus Gmax Of Dry And Saturated Sands By Bender Element, Resonant Column And Torsional Shear Tests", Canadian Geotechnical Journal, Vol. 45, 1426-1438.
Ishimoto M., Iida K., (1937), "Determination of elastic constants of soils by means of vibration methods. Part 2. Modulus of rigidity and Poisson's ratio", Bulletin of Earthquake Research Institute, University of Tokyo, Vol. 15,pp. 67-85.
Iida, K.,(1938) "The velocity of elastic waves in sands", Bulletin of the Earthquake Research Institute, Tokyo Imperial University, pp. 131-144.
Iida, K.,(1940) "On the elastic properties of soil, particularly in relation to its water content",Bulletin of Earthquake University, Vol. 18, 1940, pp. 657-690. Institute Tokyo Imperial
Wilson S.D., Dietrich R.J.,(1960), "Effect of consolidaton pressure on elastic and strength properties of clay". Proc. Asce Res. Conf. on Shear Strenght of Cohesive Soils, University of Colorado:419-35, discussion:1086-92.
Hardin, B.O., Richart, F.E., (1963), "Elastic wave velocities in granular soils". Journal of Soil Mechanics and Foundations, ASCE, 89, SM1, 33-65.
Hall, J.R., Richart, F.E., 1963. "Dissipation of elastic wave energy in granular soils". Journal of Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, 89, SM6, pp. 27-56.
ASTM D4015, 2000, "Standard Test Methods for Modulus and Damping of Soils by Resonant-Column Method".
Tatsuoka F., Iwasaki T., Yoshida S., Fukushima S., Sudo H.,(1979), "Shear Modulus And Damping By Drained Tests On Clean Sand Specimens Reconstituted By Various Methods", Japanese Society of Soil Mechanics And Foundation Engineering, Vol. 19, 39-54.
Ishihara, K.,1996, "Soil Behaviour in Earthquake Geotechnics", Oxford Science Pb.
Vermeer, P.A. (1978). " A double hardening model for sand", Geotechnique, 28, pp. 413-33
Cascante, G., Santamarina, C., "Low Strain Measurements Using Random Testing Journal, GTJODJ, Vol. 20, No. 1, March 1997, pp. 29-39. Geotechnical
Ishihara, K., 1986, "Evaluation of Soil Properties for Use in Earthquake Response Analysis," Geomechanical Modeling in Engineering Practice, R. Dungar and J. A. Studer, Eds., Balkema, Rotterdam.