FİBER İLE İYİLEŞTİRİLMİŞ KUM ZEMİNE GÖMÜLÜ BORULARIN DİNAMİK DAVRANIŞININ SARSMA TABLASI DENEYLERİ İLE İNCELENMESİ

Abstract

Altyapı sistemlerinden olan gömülü borular ülkemizde ve tüm dünyada yaşam standartlarını kolaylaştırmak adına su, petrol, doğalgaz, kanalizasyon gibi alanlarda kullanılmaktadır. Zeminde oluşabilecek deprem vb. olaylar zemin yapı etkileşimden kaynaklı altyapıda bulunan gömülü boru sistemlerine de zarar vermektedir. Oluşabilecek zararları minimuma indirmek ve önlemek adına son zamanlarda zemin iyileştirmesi alanında fiber katkı malzemesi yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Çalışma kapsamında hazırlanan deney düzeneği temiz silis kumu, PPRC (polypropylene random copolymer) boru, fiber, sarsma tablası ve cam hazneden oluşmaktadır. Çalışmada temiz silis kumu 10 cm'lik 3 tabaka halinde, tabanda %80 rölatif sıkılıkta fiber katkısız ve üstünde ağırlıkça %1- %2 fiber katkılı olmak üzere %20 rölatif sıkılıkta yerleştirilerek deney setleri hazırlanmıştır. Çalışmada 32 mm çapında PPRC boru kullanılmıştır. Kullanılan boru gömü derinliği boru çapına (D) bağlı olarak yüzeyden 1,2D ve 2D olmak üzere iki farklı derinlikte fiber katkılı ve katkısız numuneler hazırlanmış ve bu numuneler üzerinde bir seri sarsma tablası deneyleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan tek eksenli sarsma tablası deneyleri ile gömülü boruda meydana gelen ivme değişimleri incelenmiştir. Deneylerden elde edilen kayma gerilmesi- kayma şekil değiştirmesi grafiğinin eğiminden kayma modülü hesaplanmıştır. Sonuç olarak, grafikler ve hesaplamalara bakıldığında fiber katkısının temiz kum zeminlerin dinamik davranışını olumlu yönde etkilediği ve gömülü boru deplasmanlarında olumlu etkisinin olduğu gözlemlenmiştir.

Keywords

• Gömülü Borular,Fiber,Kum,Kayma Modülü

Investigation of Dynamic Behavior of Buried Pipe in Santy Soil with Shaking Table Tests

Abstract

Buried pipes from infrastructure systems are used in areas such as water, oil, natural gas and sewerage in order to facilitate living standards in our country and all over the World. Earthquakes that may occur on the ground, etc. and the other incidents also damage buried pipe systems located in the ground structure interaction-induced infrastructure. Recently, fiber additive material has been widely used in the field of ground improvement in order to minimize and prevent damages that may occur. The test apparatus prepared within the scope of the study consists of clean silica sand, PPRC pipe, fiber, shaking table and glass box. Experimental sets were prepared by placing clean silica sand in 3 layers of 10 cm, 80% relative density at the base and 20% relative density at 1% to 2% fiber doping. In this study, 32 mm diameter PPRC (polypropylene random copolymer) pipe was used. Depending on the pipe burial depth (D), two different depths of fiber-doped and undoped samples, 1,2D and 2D, were prepared from the surface and a series of shaking table experiments were performed on these samples. The changes in the buried pipe were investigated by uniaxial shaking table experiments. The shear modulus was calculated from the slope of the shear stress-shear strain graph obtained from the experiments. As a result, it is observed that fiber additive has a positive effect on the dynamic behavior of clean sand soils and has a positive effect on buried pipe displacements.

Keywords

• Buried Pipe,Fibre,Sand,Shear Modulus

References

1. 1. ASTM C1116 / C1116M, (2015) Standard Specification for Fiber-Reinforced Concrete.
2. 2. ASTM D422 – 63, (2007) Standard Test Method for Particle-Size Analysis of Soils.
3. 3. Datta, S.K., Shah, A.H. and Wong, K.C. (1984) Dynamic stresses and displacements in buried pipe, Journal of Engineering Mechanics, 110, 1451-1466. doi:10.1061/(ASCE)0733- 9399(1984)110:10(1451)
4. 4. Edinçliler, A. ve Ayhan, V. (2010) Influence of Tire Fiber Inclusions on Shear Strength of Sand, Geosynthetics International, Geosynthetics International, 17, No. 4, 183–192. doi: 10.1680/gein.2010.17.4.183
5. 5. Gray, D.H. and Ohashi, H. (1983) Mechanics of fiber reinforcement in sands, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE 109(3), 335–353. doi:10.1061/(ASCE)0733- 9410(1983)109:3(335)
6. 6. Hindy, A. and Novak, M. (1979) Earthquake response of underground pipelines, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 7, 451-476. doi:10.1002/eqe.4290070506
7. 7. Ling, H.I., Mohri, Y., Kawabata, T., Liu, H., Burke, C., and Sun, L. (2003) Centrifugal modeling of seismic behavior of large-diameter pipe in liquefiable soil, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 129, 12. doi:10.1061/(ASCE)1090- 0241(2003)129:12(1092)
8. 8. Maher, M.D. ve Woods, R.D. (1990) Dynamic response of sand reinforced with randomly distributed fibers, ASCE Journal of Geotechical Engineering, 116:1116-1131. doi:10.1061/(ASCE)0733-9410(1990)116:7(1116)

9. 9. Moghaddas Tafreshi, S.N. and Khalaj, O. (2007) Laboratory tests of small-diameter hdpe pipes buried in reinforced sand under repeated-load, Geotextiles and Geomembranes, 26 (2008) 145–163. doi: 10.1016/j.geotexmem.2007.06.002
10. 10. Nataraj, M.S. and McManis, K.L. (1997) Strength and deformation properties of soil reinforced with fibrillated fibers, Geosynthetics International, 4, 1, 65–79. doi:10.1680/gein.4.0089
11. 11. Öztürk, O. (2018) Fiber Katkılarının Temiz Kum Zeminlerin Dinamik Davranışlarına Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
12. 12. Sakurai, A. and Takahashi, T. (1969) Dynamic stresses of underground pipelines during earthquakes, In: Proceedings of The Fourth World Conference on Earthquake Engineering, Santiago De Chile, 81–95.
13. 13. Tran, K.Q., Satomi, T. and Takahashi, H. (2018) Effect of waste cornsilk fiber reinforcement on mechanical properties of soft soils, Transportation Geotechnics, 16, 76– 84. doi: 10.1016/j.trgeo.2018.07.003
14. 14. Uzuner, B.A. (2016) Temel Mühendisliğine Giriş, Derya Kitapevi, Trabzon.
15. 15. Wang, K. and Brennan, A. (2019) Behaviour of saturated fibre-reinforced sand in centrifuge model tests, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 125 (2019) 105749. doi:10.1016/j.soildyn.2019.105749
16. 16. Yılmaz, M. (2019) Fiber ile İyileştirilmiş Zemine Gömülü Boruların Sismik Etkiler Altındaki Dinamik Davranışı, Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.