Sarsma Masası Deneylerinin İyileştirilmesine Yönelik Olarak Ölçüm Sisteminin Geliştirilmesi. Proje No: 107M001

Transkript

1 Sarsma Masası Deneylerinin İyileştirilmesine Yönelik Olarak Ölçüm Sisteminin Geliştirilmesi Proje No: 17M1 Prof.Dr. Mustafa ERDİK (Proje Yürütücüsü) Doç.Dr. Ayşe EDİNÇLİLER NİSAN İSTANBUL

2 ÖNSÖZ Deprem Mühendisliği nde mevcut olan Sarsma Masası Laboratuarında deney çalışmalarına yakın zamanda başlanması nedeniyle deneyler için gerekli olan ölçüm aletlerinde sıkıntılar yaşanmaktadır. Laboratuarda araştırma ve uygulamaya yönelik ülkemiz için önemli deneyler yapılmaktadır. Yapılarda deprem simulasyonu yapılarak sorunların saptanması, alınacak önlemlerin belirlenmesi açısından oldukça önemlidir. Bu nedenle de, sarsma masasının doğru sinyaller vermesi ve hassas ölçümlerin yapılması oldukça önemlidir. Sarsma Masası Deneylerinde daha hassas ölçümler yapabilmek ve eksik ölçüm aletlerimizin bir kısmını tamamlamak için 17M1 Kod lu Sarsma Masası Deneylerinin İyileştirilmesine Yönelik Olarak Ölçüm Sisteminin Geliştirilmesi Hızlı Destek TÜBİTAK Projesinden yararlanmış bulunmaktayız. Projenin uygulanması aşamasında elde olmayan sorunlar nedeniyle projenin zamanında tamamlanması mümkün olamamıştır. Bunlardan en önemlisi sarsma masasının ölçüm sisteminde yaşanan sorunlardır. Deneyler sırasında doğru sinyallerin verilememesi, deneylerde hatalı sonuçlar vermektedir. Bu projenin en önemli amaçlarından biri, yürütülmekte olan araştırma projelerinde kullanılmasıdır. Sarsma masasında yaşanan sorunlar yürütülmekte olan diğer projeleride aynı ölçüde etkilemiştir. Sorunun çözülmesi için Amerika da bulunan ANCO şirketinin temsilcisi Şubat ayında bölümümüze gelerek sorunun giderilmesi için çalışmalar yapmıştır. Deneylerin yapılması Mart ayında gerçekleşmiştir. Sarsma masasında ender olarak yaşanan bu sorunun bu projenin gerçekleşme sürecinde oluşması büyük bir şansızlık olarak düşünülmektedir. Sarsma masasında yapılması beklenen diğer araştırma ve tez çalışmalarının yerine bu projeye öncelik verilerek, proje önerisinde öngörülen çalışmalar Mart ayı içinde yapılarak, raporlanmaya başlanmıştır. Ekte verilen rapor, bu proje kapsamında ve daha önceki TÜBİTAK projesinden sağlanan olanaklar kullanılarak yapılan araştırmaları kapsamaktadır. Araştırmalardan alınan sonuçlarla hazırlanmakta olan makaleler mevcuttur. ii

3 İÇİNDEKİLER Önsöz... iii Tablo ve Şekil Listesi... iv Özet... v Abstract...vi 1. GİRİŞ GEREÇ VE YÖNTEM....1 Kesme Kutusu Dizaynı Analiz Sonuçları.....Deney Düzeneğinin Hazırlanması Veri Toplama Sistemi Sarsma Masası Deneyleri Numune Hazırlama Sarsma Masası Modelleri DENEYSEL BULGULAR SONUÇLAR 3 ÖNERİLER 3 REFERANSLAR... EKA...5 EKB...79 EKC... iii

4 TABLO ve ŞEKİL LİSTELERİ Tablo 1. Kesme Kutusunun Üzerindeki Maksimum İvme Değerleri (.3g)...1 Tablo. Üst Geogrid Seviyesindeki Maksimum İvmeler (.3g)...1 Tablo 3. Alt Geogrid Seviyesindeki Maksimum İvme Değerleri (.3g). Tablo. Kesme Kutusunun Üzerindeki Maksimum İvme Değerleri (.g)... Tablo 5. Üst Geogrid Seviyesindeki Maksimum İvmeler (.g)... Tablo. Alt Geogrid Seviyesindeki Maksimum İvme Değerleri (.g)...3 Şekil 1. ENK nun 3 boyutlu SAP modeli... Şekil. Z = 7 mm de tanımlanan düğüm noktaları...5 Şekil 3. ENK nun deforme olmuş şekli...5 Şekil. Kesme Kutusunun Boyutlandırılması... Şekil 5. Esnek Nunume Kutusu...7 Şekil. Numune Üzerine Basınç Uygulanması için Geliştirilen Sistem... Şekil 7. Hazırlanan Deney Düzeneği... Şekil. Proje 1 ve Proje için Akselometre Düzeni...9 Şekil 9. Proje 1 ve Proje için LVDT Düzeni...1 Şekil 1. Proje 3 için Akselometre Düzeni...1 Şekil 11. Proje 3 için LVDT Düzeni...1 Şekil. Proje 3 için Kuvvet Algılayıcıların Düzeni...11 Şekil 13. LVDT lerin Yerleşim Düzeni...11 Şekil. Proje 1 Deney Düzeneği... Şekil 15. Proje Deney Düzeneği...13 Şekil 1. Proje 3 Deney Düzeneği... Şekil 17. El Centro (19) Deprem Kaydı Şekil 1. Sinüs Dalgası (.5 Hz) Şekil 19. Sinüs Dalgası (. Hz)... 1 Şekil. Numune Yerleştirildikten Sonraki Görüntü... 1 Şekil 1. Deney için Hazır Edilmiş Numune...17 Şekil. Tamamlanmış Deney Düzeneği... 1 Şekil 3. Proje 1 için Kullanılan Malzeme...19 Şekil 3. Proje için Kullanılan Malzeme...19 Şekil. Proje 3 için Kullanılan Malzeme... iv

5 ÖZET Yapı ve geoteknik mühendisliği sismik problemlerinin çözümünde, nümerik yaklaşımlar ve nümerik modelleri desteklemek amacı ile sarsma masası modellerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla, mühendislik yapılarının deprem sırasındaki davranışlarını sarsma masası modellerinden gerçeğe yakın olarak belirleyebilmek için, ölçüm sisteminin yeterli miktarda ve yeterli ölçüm hassassiyetinde olması gerekmektedir. Eksik ve hassas olmayan verilerin modelleme çalışmalarına herhangi bir yararı olmayacağı gibi, uzmanların yanlış yönlenmesine neden olabilmektedir. Deneysel model çalışmalarında, doğru ölçüm teknikleri, en az modelleme teknikleri kadar önemlidir. Deneylerin yapılmasının zorluğu ve maliyetin yüksek olması da çalışmaları etkilemektedir. Aynı zamanda sarsma masası modelleri, yüksek lisans eğitimlerinde de önemli bir yer tutmaktadır. Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi Deprem Araştırma Enstitüsü, Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı, büyük maliyetlerle kurulan ve ülkemizde tek olan sarsma masası laboratuarına sahiptir. Araştırma ve eğitim amaçlı kullanılan sarsma masası simulasyonları yapıların deprem sırasındaki davranışlarının tahmin edilmesinde büyük yararlar sağlamaktadır. Sarsma masası laboratuarında, deneyleri normlara uygun olarak yapabilmek için doğru veri alımına büyük hassassiyet gösterilmektedir. Mevcut ölçüm sistemlerinin sınırlı olması nedeniyle, aletlerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Çalışmaların uluslararası düzeyde olabilmesi için ölçüm sistemindeki eksikliğin giderilmesi gerekmektedir. TÜBİTAK tarafından desteklenen bu proje, Sarsma Masası Laboratuarı ölçüm sisteminde bir miktar iyileştirme sağlamıştır. Anahtar Kelimeler : Deprem simulasyonu, Sarsma masası laboratuarı, kesme kutusu v

6 ABSTRACT To solve the earthquake engineering problems, theoretical approaches do not always give the sufficient results. Numerical studies should be supported by the experiments performed at the developed laboratories. With the aim of obtaining the real response about the engineering structures behaviour during the earthquakes, data and measurement system should be in sufficient quantity and sensitivity. At the same time, these data will not give any support to the modelling studies and guide the earthquake specialists. For experimental modelling studies, right measurement techniques are important as well as modelling techniques. Diffuculty in performing the tests and high costs also affect the studies. Department of Earthquake Engineering of Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute at Boğaziçi University has only the shaking table laboratory in Turkey that was established with huge budgets. Using shaking table simulations for doing research and education programs have great importance in estimation of behaviour of structures during earthquakes. In the shaking table laboratory, in order to perform the experiments according to norms, it must be paid attention to obtain the correct and appropriate data. In the Shaking Table Laboratory, very limited measurement equipments are present. For strengthening the research and training capacity, the measurement capacity must be improved and enhanced. For increasing the test capacity to international level, some additional equipments were supported by TUBITAK. With this project, increasing the measurement capacity of the Shaking Table Laboratory will increase the performance of the tests. Key Words : Earthquake simulations, shaking table laboratory, shear stack. vi

7 1. GİRİŞ Önerilen çalışma mevcut ve potansiyel sarsma masası deneylerinin daha kapsamlı ve uluslararası düzeyde yapılabilmesi için mevcut ölçüm sisteminin geliştirilmesini ve eksik ölçüm sistemlerinin tamamlanmasını hedeflemektedir. Yurtdışında sismik simulasyonlar konusunda çalışan bir çok üniversite de (University of Berkeley, Cornell University, University of Nevada, University of Buffalo, University of Bristol vb.) araştırma ve eğitim için oldukça kapsamlı sarsma masası deneyleri yapılmaktadır ( /civilengineering/research/structures/eerc/earthquakesimulation.html). Gerek yapısal gerekse geoteknik problemlerin deprem simulasyonlarında ileri düzeyde yapılan modelleme çalışmaları, mühendislik yapılarının deprem sırasındaki davranışlarının tahmin edilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Modelleme çalışmalarında doğru sonuçlar elde edebilmek, iyi bir uzman desteği ve doğru ölçüm aletlerinin kullanılması ile mümkün olabilmektedir. Örneğin, Bristol University İngiltere ve University of California, Davis-ABD de oldukça kapsamlı araştırma ve uygulama projeleriyle, sarsma masası laboratuarı modelleme çalışmalarının iyi örneklerini oluşturmaktadır (Taylor,1997). Bristol Üniversitesi nde kesme kutusu içinde yapılan istinat duvarı modelinde çok sayıda ve değişik kapasitede akselometre, LVDT transdüserler ve yerdeğiştirme transduserleri kullanılmıştır ( Bu tür araştırmaların ülkemizde yapılabilmesi, büyük bir altyapı ve bütçe ile kurulan Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, Deprem Mühendisliği Bölümü Sarsma Masası Laboratuarında mümkün olabilmektedir. Deprem Mühendisliği Sarsma Masası Laboratuarı çalışmaları, laboratuarın yeni kurulmuş olması ve bölümün laboratuar için özel bir bütçesi olmaması nedeniyle kısıtlı imkanlarla yapılabilmektedir. Eksiklikler, genellikle proje bütçelerinden sağlanabilmektedir. Bu dönemde BÜ-Araştırma Fonu desteği ile yürütülen iki adet proje bulunmaktadır. Bunlardan birincisi, Katı Atık Depolama Sahalarını Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi adı verilen projedir. Bu proje, Bristol Üniversitesi nde yapılan geniş kapsamlı çalışmanın benzerini ülkemizde ilk defa yapılmasını amaçlamaktadır. Bu tür bir çalışmanın katı atık depolama sahaları için yapılması literatürde ilktir. Daha önceki 13I1 No lu TÜBİTAK Projesi desteği ile alınan ölçüm aletleri ile sarsma masası deneyleri yapılmıştır. Projelerin yapılması sırasında, ölçüm sistemlerinin sınırlı olması nedeniyle yurtdışı örneklerinde olduğu kadar kapsamlı veri alınamamıştır. Daha kapsamlı bir çalışma yapabilmek için, daha fazla sayıda ölçüm almayı mümkün kılan ölçüm sistemine ihtiyaç duyulmuştur. Elimizdeki aletlerin yetersizliği nedeniyle büyük emekle hazırlanan sarsma masası modellerinde daha çok sayıda örnek almak aynı zamanda doktora tezi olan çalışma için de büyük önem taşımaktadır. 1

8 Kendi imkanlarımızla yaptığımız deprem yalıtımı deneyleri değişik konferanslarda bildiri olarak yayınlanmış ve ilgi çekmiştir (Uçkan vd., 5). Ancak, kapsamlı deneysel sonuçlar elde edilemediğinden bu bildirilerin hakemli dergilerde yayınlanabilecek makalelere dönüştürülmesinde sıkıntı çekilmektedir. Tüm bu belirlemeler ışığında, kaliteli ve kapsamlı araştırmaların yapılabilmesi için daha fazla veri almamızı mümkün kılacak adette ve özellikte akselometre ve kuvvet algılayıcıları (force sensors), deformasyon ölçerlere (LVDTs) ihtiyaç duyulmaktadır. Gerçekleştirilen bu proje, mevcut ve potansiyel araştırma projelerinde ve aynı zamanda eğitim ve öğretim amaçlı çalışmalarda veri almada yaşadığımız darboğazı aşabilmek için, laboratuar ölçüm aletlerinin iyileştirilmesini amaçlamaktadır. Bu raporda, bu proje kapsamında sağlanan ölçüm sistemlerinin Edinçliler ve diğ. tarafından yürütülen araştırma projelerinde kullanılarak projenin gerçekleştirilmesi özetlenmektedir. Projeler daha önce 13I1 No lu, Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi konulu TÜBİTAK Projesi kapsamında dizaynı ve yapımı gerçekleştirilen Kesme Kutusu kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Edinçliler vd., 7). Proje kapsamında gerçekleştirilen çalışmalar: Boğaziçi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri tarafından desteklenen 3TD No lu Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi (Proje 1), T13 No lu Hafif Yol Dolgularının Deprem Sırasındaki Davranışının İncelenmesi Projesi (Proje ) ve Geogrid Donatılı Slag Duvarların Deprem Sırasındaki Davranışının Belirlenmesi (Proje 3) konulu çalışmalardır. Sarsma Masası Deneylerinin İyileştirilmesine Yönelik Olarak Ölçüm Sisteminin Geliştirilmesi konulu proje kapsamında temin edilen aletler laboratuarda önemli bir boşluğu doldurmuş olup, farklı projelerle çalışmalara devam edilecektir.. GEREÇ VE YÖNTEM.1 Kesme Kutusu Dizaynı Geoteknik problemlerin deprem sırasında davranışını modellemek için zemin özelliklerinin ve sınır şartlarının modellenmesi çözümün doğruluğunu büyük ölçüde etkilediği bilinen bir gerçektir. Bu hassas konuya çözüm bulabilmek için daha önce Bristol Universitesi nde doktora tezi olarak geliştirilen ve daha sonrada geliştirilmeye ve geoteknik problemlerde kullanımına devam edilen ve bu tür çalışmalarda kullanılması tavsiye edilen esnek numune kutusu Edinçliler vd. (7) tarafından dizayn edilmiştir

9 Edinçliler ve diğ. tarafından, 13I1 No lu TÜBİTAK-MAG tarafından desteklenen proje kapsamında dizayn edilen Esnek Numune Kutusu (ENK) nun, boyutları ve malzeme özellikleri Plaxis modelleme programı kullanılarak belirlenmiştir. Kesme kutusu, dikdörgen şeklinde, dikdörgen katmanlı aluminyum içi boş kesitli halkaların kauçuk katmanlarla birbirinden ayrılması ile oluşmaktadır. Kauçuk katmanlar halkaların kesme kirişi davranışında deforme olmasına izin verirken, aluminyum halkalar, zeminin yanal sınırını sağlamaktadır Analizler sonucunda, Esnek Numune Kutusu (ENK) nun ENK nun, 5 mm boyunda, 75 mm genişliğinde ve 7 mm yüksekliğinde olmasına karar verilmiştir. ENK, adet alüminyum çerçeve ve adet lastik çerçevenin üst üste konulmasından oluşmaktadır (Şekil 1). Belirlenen boyutlardaki Esnek Numune Kutusunun yukarıdaki belirtilen kriterlere uygunluğu SAP programı kullanılarak analiz edilmiştir. SAP programı için malzeme girdi değerleri aşağıda verilmektedir. Dizayn kriteri olarak, deprem için maksimum ivme 1g olarak verilmiştir. Alüminyum çerçevenin özellikleri : Boyutlar = 1 mm x 5 mm x mm Yoğunluk = 1.9 kg/m 3 Elastisite Modülü = 9 Gpa Akma Gerilmesi = Gpa Poisson oranı =.33 Lastik çerçevenin katmanların özellikleri : Boyutlar = mm x mm Yoğunluk = 13 kg/m 3 Elastisite Modülü = 1573 kpa Poisson oranı =.3 SAP de yapılan 3 boyutlu analizde kutunun içinde 15. kn/m 3 özgül ağırlığa sahip kuru kum olduğu kabul edilmiştir. ENK nun tabanı her iki yönde sabitlenmiştir.analizlerde Aluminyum çerçeve SAP de çerçeve elemanları kullanılarak lastik çerçeve ise kabuk elemanlar kullanılarak modellenmiştir.enk nun uzun kenarı doğrultusunda(x doğrultusu) 1 g lik sabit bir ivme uygulanmıştır. Bunu sağlamak için SAP de X-yönünde 1 g lik ivme tanımlanarak modal analiz yapılmıştır. 3

10 Şekil 1. ENK nun 3 boyutlu SAP modeli.1.1. Analiz Sonuçları Aşağıdaki şekilde z = 7 mm de çerçeve elemanları üzerinde ve kum içinde tanımlanan düğüm noktaları belirtilmiştir (Şekil ). Bu seviyede tanımlanan herbir düğüm noktası için X yönünde 1 g lik bir ivme altındaki deplasman uniform ve,3 mm olarak bulunmuştur. ENK 1. Bu durum, Gazetad (19) de belittilen performans kriterini sağlamaktadır.

11 Şekil. Z = 7 mm de tanımlanan düğüm noktaları Aşağıdaki şekilde ENK nun X-Z doğrultusunda 1 g. lik ivme altında deforme olmuş şekli görülmektedir (Şekil 3). Şekil 3. ENK nun deforme olmuş şekli 5

12 Analizler sonucunda dizaynına karar verilen esnek numune kutusunun boyutları, Şekil de dizayn sonucunda imal ettirilen Esnek Numune kutusu da Şekil 5 de verilmektedir. LVDT Aliminyum Halkalar Kauçuk Halkalar Görünüş Plan x-x and y-y Şekil. Kesme Kutusunun Boyutlandırılması

13 Şekil 5. Esnek Nunume Kutusu..Deney Düzeneğinin Hazırlanması Kesme kutusu, sarsma masasına tabanındaki rijit çelik levhadan tutturulmuştur. Laboratuarda, atık malzemenin değişik derinlikteki davranışının değişen düşey basınçlar altındaki değişiminin araştırılması amaçlanmıştır. Kesme kutusu içine numune yerleştirildiktan sonra, numune üzerine düşey basınç uygulamak için yastıklar dizayn edilmiştir (Şekil ). Bu yastıklar kompresöre bağlı olup, istenen basıncın numune üzerine uygulanması mümkün hale gelmektedir. Kutunun uzun kenarının bulunduğu her iki kenarına yatay yönde hareket edebilen ve sarsma masasına monte edilen sistem geliştirilmiştir. Her iki yöndeki aluminyum boru, hareket edebilen küçük millerle desteklenmiştir. Yastıklara gerekli basınç verildikten sonra, kesme kutusu yanlarda bulunan ve bir boru üzerinde yatay yönde sürtünmesiz olarak hareket imkanı olan sisteme sabitlenmiştir (Şekil 7). Bu durumda, sarsma masası hareketine bağlı olarak, üstteki deney düzeneğide aynı hareketleri yapabilme kapasitesine sahip olmaktadır. 7

14 Şekil. Numune Üzerine Basınç Uygulanması için Geliştirilen Sistem Şekil 7. Hazırlanan Deney Düzeneği

15 ..1. Veri Toplama Sistemi Deneyler, BÜ-KRDAE Deprem Mühendisliği Anabilim Dalı nda bulunan ANCO R- yatay tek eksenli hareket yeteneğine sahip sarsma masasında gerçekleşmiştir. Data Physics 55 dijital veri toplama ve kontrol sistemi kullanılmaktadır. Bu sistem, masa üzerinde yer alan bir adet akselometre ve bu akselometreden gelen ivme değerlerini alan, aynı zamanda iticinin servo konrolune analog (COMPAQ) sinyal üreten bir PC bilgisayardan oluşmaktadır. R- in veri toplama sistemi 1 kanallı Data Pysics 55 WIN Compaq bilgisayardan oluşmaktadır. Sarsma masasına gönderilecek olan analog ya da sayısal komutlar konrol odasından sağlanmaktadır. Deneylerde adet akselometre, 7 adet LVDT kullanılmıştır. Üç farklı deney için aletlerin yerleştirilme planı, Şekil ve de verilmektedir. Şekil 13 de ise deney düzeneğinde LVDT lerin yerleştirime şekli gösterilmektedir. Akselometre 1, masanın davranışını ölçmek için sarsma masasına tutturulmuştur. Şekil de görüldüğü gibi, Proje 1 ve için 11,, 13,, 15 ve 1 No lu akselometreler, Proje 3 için ise,7,,9,1 ve 11 No lu akselometreler numunenin içerisine yerleştirilmiştir (Şekil 1). Proje 3 için, Akselometre, 3 ve arası, numunenin deprem sırasında yatay ivmesini ölçmek için kutunun üzerine LVDT ler in yanına yerleştirilmiştir. Akselometre, kesme kutusunun yan duvarına yerleştirilerek deprem sırasındaki y-yönündeki ivmeyi ölçmek için kullanılmıştır. Akselometre, 7 ve numunenin üst yüzeyinden 1 cm derine yerleştirilmiştir. Akselometre 9, 1 ve 11 ise numunenin üst yüzeyinden 3 cm derine yerleştirilmiştir (Şekil 1). Deneylerde adet Kuvvet Algilayıcı kullanılmıştır (Şekil ). F ve F3 yatay yönde, F1 ve F ise düşey yönde yerleştirilmiştir. Şekil. Proje 1 ve Proje için Akselometre Düzeni 9

16 Şekil 9. Proje 1 ve Proje için LVDT Düzeni Şekil 1. Proje 3 için Akselometre Düzeni Şekil 11. Proje 3 için LVDT Düzeni 1

17 Şekil. Proje 3 için Kuvvet Algılayıcıların Düzeni Şekil 13. LVDT lerin Yerleşim Düzeni 11

18 .3. Sarsma Masası Deneyleri Proje kapsamında gerçekleştirilen çalışmalar: Boğaziçi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri tarafından desteklenen 3TD No lu Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi (Proje 1-KADSDSDM), T13 No lu Hafif Yol Dolgularının Deprem Sırasındaki Davranışının İncelenmesi Projesi (Proje ) ve Geogrid Donatılı Slag Duvarların Deprem Sırasındaki Davranışının Belirlenmesi (Proje 3) konulu çalışmalardır. Sarsma Masası Deneylerinin İyileştirilmesine Yönelik Olarak Ölçüm Sisteminin Geliştirilmesi konulu proje kapsamında temin edilen aletler laboratuarda önemli bir boşluğu doldurmuş olup, farklı projelerle çalışmalara devam edilecektir.bu proje kapsamında yapılan tüm çalışmalar literatürde ilk defa olarak sarsma masasında yapılmaktadır. Proje 1 (KADSDSDM) de, İstanbul da kullanılan günlük çöp kompozisyonu esas alınarak, laboratuarda belirli oranlarda atık malzeme kullanılarak çöp oluşturulmuştur. Atık malzemelerinin kullanımı ile kesme kutusunda oluşturulan çöp depolama sahası modeline ElCentro deprem kaydı kullanılarak, farklı deprem kayıtlarında malzemenin davranışı incelenmiştir. Proje 1 e ait deney düzeneği ve kullanılan malzeme Şekil de verilmektedir. Şekil - Proje 1 için Deney Düzeneği

19 Proje (HYDDSDİ) de farklı oranlarda atık lastikler kullanılarak, yol dolgusu kesme kutusunda inşa edilmiştir. Modellerde, %1, %, %3 atık lastik ve üniform kum kullanılmıştır. Deneyler tamamlanmıştır. Bu proje kapsamında 15 farklı model yapılmıştır. Farklı modellerden bir tanesi Şekil 15 de görülmektedir. Proje 3 de ise geogrid donatılı istinat yapılarında dolgu malzemesi olarak yüksek fırın cürufu kullanılarak, modellerin deney sırasında performansı ölçülmüştür (Şekil ). Modellerde, El Centro Deprem kaydı kullanılmıştır. Modellerin davranışlarının kademeli olarak izlenmesi açısından, deprem kaydı %5, %7, 1 % ve % El Centro deprem kaydı olarak verilmiştir. Şekil 15 Proje için Deney Düzeneği 13

20 Şekil 1 Proje 3 için Deney Düzeneği Bu proje kapsamında gerçekleştirilen çok sayıda deneyden, Projenin başarısını göstermek amacıyla projelerden Proje 3 seçilerek sonuçlar özetlenmiştir Numune Hazırlama Proje 3 de kullanılan yüksek fırın cürufu kullanılarak yapılan büyük boy kesme deneylerinden malzemenin içsel sürtünme açısı 9 o olarak bulunmuştur. Optimum su muhtevası, 1%, maksimum kuru yoğunluğu ise 3kN/m 3 olarak bulunmuştur. Yüksek fırın curüfu kesme kutusunun içerisine sıkıştırılarak yerleştirilmiştir. Sarsma masası deneylerinde El Centro deprem kaydı,.3g ve.g olarak uygulanmıştır (Şekil 17). Deneylere başlamadan önce kesme kutusu boş olarak test edilmiştir. Sarsma masasına,.5 ve Hz lik frekansta sinüs dalgası hareketi verilerek deneyler yapılmıştır (Şekil 1 ve Şekil 19). Kesme kutusunu boş olarak test edildiği durumlarda alınan sonuçlar, kesme kutusunun başarı kriterlerini sağladığını ve sarsma masası modellerinde rahatlıkla kullanabileceğini göstermiştir.

21 . Taban İvmesi.3. İvme (g) Zaman (sn) Şekil 17. El Centro (19) Deprem Kaydı Şekil 1. Sinüs Dalgası (.5Hz) 15

22 Şekil 19. Sinüs Dalgası (. Hz) Deneye başlamadan önce uzun kenar duvarların iç kısmı yağlanmakta, ince kauçuk kılıf test edilen numunenin yan duvarlarındaki sürtünmeyi en aza indirmek için kullanılmaktadır. Uç kenarların iç yüzeylerinde ve kutunun tabanında, tamamlayıcı kesme şartlarını oluşturmak için kum yapıştırılmıştır. Her bir malzeme kesme kutunun için üç farklı katmanda yerleştirilmiştiir. Her tabakanın yerleştirilmesinden sonra kompaksiyon aleti ile katman sıkıştırılmıştır. Sıkıştırılan atığın birim hacim ağırlığının istenen oranda olması ve kutu içinde numunenin üniformluğunun sağlanması için sıkıştırma işlemi dikkatlice yapılmıştır. Numune yerleştirme aşamasında, Şekil 1 ve Şekil de verildiği şekilde, akselometre - 11 ve kuvvet algılayıcılar F1,F,F3 ve F numunenin içine yerleştirilmiştir.. Numunenin içine akselometrelerin yerleştirilmesinden sonraki durum Şekil de gösterilmektedir. 1

23 Şekil Numune Yerleştirildikten Sonraki Görüntü Numune yerleştirme aşamasından sonra, numunenin üstü membran ile kaplanmıştır (Şekil 1). Bunun amacı, hava yastıkları ile malzeme arasındaki davranışın genel sonucu etkilemesinin engellenmesi ve bünyesinde değişik boyutta malzeme bulunduran atığın hava yastığına zarar vermesinin engellenmesidir. Daha sonra, numunenin üzerine farklı basınçların uygulanmasını mümkün kılacak iki adet hava yastığı yerleştirilmektedir. Hava yastıkları kompresöre bağlı olup, istenen düşey basınç malzeme üzerine uygulanabilmektedir. Hazırlanan deney düzeneğinin, sarsma masası deneyinden önceki durumu Şekil de görülmektedir. 17

24 Şekil 1. Deney için Hazır Edilmiş Numune Şekil. Tamamlanmış Deney Düzeneği 1

25 Daha öncede belirtildiği gibi, bu proje kapsamındaki çalışmalar, 13I1 No lu, Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi konulu TÜBİTAK Projesi kapsamında dizaynı ve yapımı gerçekleştirilen Kesme Kutusu kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Şekil 3). Proje kapsamında gerçekleştirilen çalışmalardan Hafif Yol Dolgularının Deprem Sırasındaki Davranışının İncelenmesi konulu çalışmada kullanılan malzeme Şekil, Geogrid Donatılı Slag Duvarların Deprem Sırasındaki Davranışının Belirlenmesi konulu çalışma kullanılan malzeme ise Şekil 5 de verilmektedir. Şekil 3 Proje 1 için Kullanılan Malzeme Şekil 3 Proje için Kullanılan Malzeme 19

26 Şekil Proje 3 için Kullanılan Malzeme.3.. Sarsma Masası Modelleri Daha önce yaşanmış depremlerde, donatılı duvarların deprem yükleri altındaki performansı birçok çalışmada vurgulanmıştır. Mevcut çalışmalar, donatılı istinat yapılarının güvenilir olduğunu göstermektedir. Büyük depremler sonrasında donatılı istinat yapılarının performansını çeşitli çalışmalarda belirtilmektedir (Collin vd, 199; Eliahu ve Watt, 1991; Franlenberger, 199; Kutter vd., 199; Ling vd., 1; Tatsuoka vd., 1995; White and Holtz, 199. Geogrid donatılı duvarlarda, dolgu malzemesinin, dolgu ve geogrid arayüzeyinin performansı, sistemin performansını kontrol etmektedir. Mevcut endüstriyel atıklar, donatılı istinat yapılarında dolgu malzemesi olarak kullanılabilir. Bu tür malzemelerin kullanılması doğal kaynakların korunmasına ve atıkların depolama masraflarının olmamasına neden olmaktadır. Geogrid Donatılı Slag Duvarların Deprem Sırasındaki Davranışının Belirlenmesi (Proje 3) konulu çalışma endüstriyel atık malzeme olan yüksek fırın curüfunun geogrid donatılı duvarlarda dolgu malzemesinin yerine kullanılmasını amaçlamaktadır. Bu malzemenin kullanılması durumunda, deprem sırasında oluşacak davranışları gözlemleyebilmek için bir seri sarsma masası model testi gerçekleştirilmiştir. Proje 3 için toplam olarak dokuz adet sarsma masası modeli test edilmiştir. Model 1, sadece sand; Model sadece yüksek fırın cürufu, tabaka geogrid kenarlardan kıvrılmış (Model 3a), aynı konfigürasyon üstten basınç uygulamadan (Model 3b), tabaka geogrid kenarlardan kesilmiş (Model ). Model 1 den Model e kadar El Centro deprem kaydı.3g olarak uygulanmıştır. Model 5a, 5b, a, b ve c de Model 5 kenarları kıvrılan geogridi, Model da kenarları kesilmiş geogridi temsil etmektedir. Harfler deneylerin tekrarlanma sayısını göstermektedir.

27 3. DENEYSEL BULGULAR Her bir sarsıntının sonunda, kumlu zemin daha yüksek relatif yoğunlukta sıkıştırılmaktadır. Böylece daha sert zemin yapıda daha once gözlemlenen değerlere göre, yüksek amplifikasyon değerlerine neden olmaktadır. Maksimum ivme ve karşı gelen (t) değerleri Tablo 1 den Tablo ya kadar verilmiştir. Tablo 1 ve Tablo da verilen maksimım amplifikasyon değerleri, El Centro deprem hareketlerinden elde edilmiştir. Tablo 1-3 arası.3g, Tablo - arası ise.g lik ivme uygulanmasını göstermektedir. Tablo 1. Kesme Kutusunun Üzerindeki Maksimum İvme Değerleri (.3g) Kesme Kutusunda Akselometreler Taban İvmesi A1 A (Alt) A3 (Orta) A (Üst) Model Zaman Aks. Zaman Aks. Amp Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp No. (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) a b Tablo. Üst Geogrid Seviyesindeki Maksimum İvmeler (.3g) Taban İvmesi Kesme Kutusunda Akselometreler A1 A A7 A Model Zaman Aks Zaman Aks. Amp Zaman Aks. No. (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) Amp Zaman Aks. Amp (Sn) (g) a b

28 Tablo 3. Alt Geogrid Seviyesindeki Maksimum İvme Değerleri (.3g) Taban İvmesi Alt Seviyedeki Akselometreler A1 A A7 A Model Zaman Aks Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp No. (Sec) (g) (Sec) (g) (Sec) (g) (Sec) (g) a b Tablo. Kesme Kutusunun Üzerindeki Maksimum İvme Değerleri (.g) Taban İvmesi Kesme Kutusunda Akselometreler A1 A (Alt) A3 (Orta) A (Üst) Model Zaman Aks Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp No. (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) 5a b a b c Tablo 5. Üst Geogrid Seviyesindeki Maksimum İvmeler (.g) Taban İvmesi Üst Seviyedeki Akselometreler A1 A A7 A Model Zaman Aks Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp No. (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) 5a b a b c

29 Tablo. Alt Geogrid Seviyesindeki Maksimum İvme Değerleri (. g) Taban İvmesi Alt Seviyedeki Akselometreler A1 A9 A1 A11 Model Zaman Aks Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp Zaman Aks Amp No. (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) (Sn) (g) 5a b a b c Maksimum ivmelerin,.3g için t=1.sn ve t=.9sn lerde;.g için ise t=1.sn ve t=.9 sn lerde gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Modellerde amplifikasyon oranı,.3g için 1.35 in altında;.g içinse 1. in altında bulunmuştur. Amplifikasyon değerleri,.3g için ;.g için ise.9 ve 1. arasında değişmektedir. Yüksek fırın curüfun kullanıldığı model kum model ile karşılaştırıldığında, yüksek fırın curüfunun kutunun üzerinde yüksek amplifikasyon değerleri gösterdiği gözlenmiştir. Sonuçlar için kullanılan değerler EkA, EkB, ve EkC de verilmektedir.. SONUÇLAR Yapılan deneyler (Proje 3), yüksek fırın cürufunun geogrid donatı ile birlikte kullanılmasında, geogrid ve yüksek fırın cürufu arasında deprem sırasında kenetlenme ve ayrılma görülmemiştir. Geosentetik donatılı duvarlar için yüksek fırın cürufu kullanılması mümkündür. Yüksek fırın cürufu, geogrid donatılı duvarlarda deprem yükleri altında başarı ile kullanılabilir. Ayrıca, mevcut projelerin kalitesini artırmak için bu proje kapsamında sağlanan aletlerin deney sonuçlarında etkisi açık olarak görülmektedir. Özellikle bu tür deneylerde ilk defa kullandığımız kuvvet algılayıcılar, modele üstten uygulanan yükün deprem sırasındaki davranışı nasıl etkilediğini görmek açısından önemli olmuştur. ÖNERİLER Bu projeden sağlanan ölçüm aletleri ile sarsma masası deneylerinde daha hassas ve daha fazla miktarda veri almak mümkün olabilmiştir. Bu durumda, araştırma sonuçlarını olumlu yönde etkilemektedir. Mevcut sisteme ilave edilen aletlerin sadece sismik geoteknik problemler için değil, yapı alanında gerçekleştirilecek araştırmalar için de kullanılması mümkündür. Sarsma 3

30 masasının ölçüm sistemi bu proje sayesinde iyileşme göstermiştir. Farklı projeler için gerekli aletlerin ilave olması ile, gerek araştırma gerekse eğitim alanında bir çok önemli çalışma yapılması mümkün olacaktır. REFERANSLAR Collin, J.G. Chouery-Curtis, V.E. ve Berg, R.R., Filed Observations of Reinforced Soil Structures Under Seismic Loading, Earth Reinforcement practice, International Symposium on Earth Reinforcement Practice, IS Kyusku 9, Balkema, Vol.1 (199),, pp.3-. Edinçliler, A, Baykal,G., and Erdik, M. Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi, Proje Raporu, TÜBİTAK-MAG, Project No. 3I1, May,7. Edinçliler, A, Baykal,G., and Erdik, M. Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi, Proje Raporu, BÜ, Bilimsel Araştırma Projeleri, Aralık,7. Edinçliler, A, Baykal,G., Erdik, M. and Mowrtage, W., Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 1- Ekim 7, İstanbul. Edinçliler, A., Baykal,G., and Saygılı, A., Seismic Behavior of Geogrid Reinforced Slag Wall, MERCEA Seismic Engineering International Conference commemorating the 19 Messsina and Reggio Calabria Earthquake, July -11,. Eliahu, U. ve Watt, S., Geogrid-Reinforced Wall Withstands Earthquake, Geotechnical Fabric Report, Vol.9, No., (1991) pp.-13. Franlenberger, P.C., Bloomfield, R.A. ve Anderson, P.L., Reinforced Earth Walls Withstand Northridge Earthquake, Earth Reinforcement, Third International Symposium on Earth Reinforcement, IS Kyushu 9, Balkema, Vol.1, (199), pp Kutter, B.L. Casey, J.A, ve Romstad, K.M., Centrifuge Modelling and Field Observations of Dynamic Bahaivor of Reinforced Soil and Concrete Cantilever Retaining Walls, Fourth U.S. National Conference on Earthquake Engineering, EERI, May -, Vol.3, (199), pp.3-7. Ling, H.I., Lechchinsky, D., ve Chou, NNS., Post-earthquake Investigation on Several Geosytheticreinforced Soil Retaining Walls and Slopes During the Ji-Ji Earthquake of Taiwan, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.1, No., (1), pp Tatsuoka, F., Koseki, J. ve Tateyama, M., Performance of Geogrid-reinforced Soil Retaining Walls During the Great Hanshin-Awaji Earthquake, January 17, 1995, First International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, IS Tokyo 95, Balkema, Vol.1, (1995), pp.55-,. Taylor, A. C., Large Scale Shaking Tests of Geotechnical Strcutures, European Consortium of Earthquake Shaking Tables, Report No. 3 August 97. Uckan, E., Tuzun, C, Onem, G., and Erdik, M., Earthquake Response of a 1: Scaled Mass Eccentric Three Story Steel Structure Seismically Isolated By Fps Type Sliding Isolation System, 1st IC- EpsMsO 1st International Conference on Experiments/Process/System Modelling/Simulation/Optimization, Athens, Greece -9 July, 5. White, D.M. ve Holtz, RD., Performance of Geosynthetic-reinforced Slopes and Walls During the Northridge, California Earthquake of January 17, 1997, Earth Reinforcement, Third International Symposium on Earth Reinfoıcement, IS Kyushu 9, Balkeme, Vol., 199, pp

31 EkA 5

32 Model 1 - ElCentro (.3g) Akselometre Akselometre Akselometre Akselometre

33 Akselometre Akselometre Akselometre Akselometre

34 Akselometre Akselometre Akselometre Akselometre

35 Akselometre Akselometre

36 Model 1 ElCentro (.g) Akselometre Akselometre Akselometre

37 Akselometre Akselometre Akselometre Akselometre 7 31

38 Akselometre Akselometre

39 Akselometre Akselometre Akselometre

40 Akselometre Akselometre

41 MODEL -ElCentro (.3g) Akselometre Akselometre Akselometre Akselometre

42 Akselometre Akselometre Akselometre

43 Akselometre Akselometre Akselometre

44 Akselometre

45 MODELa - ElCentro (.g) Akselometre Akselometre Akselometre

46 Akselometre Akselometre Akselometre

47 Akselometre Akselometre Akselometre

48 Akselometre Akselometre

49 M ODEL 3a ElCentro (.3g) Akselometre Akselometre Akselometre

50 Akselometre Akselometre Akselometre

51 Akselometre Akselometre Akselometre

52 Akselometre Akselometre

53 Model 5a ElCentro (.g) Akselometre Akselometre Akselometre

54 Akselometre Akselometre Akselometre

55 Akselometre Akselometre Akselometre

56 Akselometre Akselometre

57 Model 5b ElCentro (.g ) Akselometre Akselometre Akselometre

58 Akselometre Akselometre Akselometre

59 Akselometre Akselometre Akselometre

60 Akselometre Akselometre

61 Model ElCentro (.3g) Akselometre Akselometre Akselometre

62 Akselometre Akselometre Akselometre

63 Akselometre Akselometre Akselometre

64 Akselometre Akselometre

65 Model b ElCentro (.3g) Akselometre Akselometre Akselometre

66 Akselometre Akselometre Akselometre

67 Akselometre Akselometre Akselometre

68 Akselometre

69 Model c ElCentro (.3g) Akselometre Akselometre Akselometre

70 Akselometre Akselometre Akselometre

71 Akselometre Akselometre Akselometre

72 Akselometre Akselometre

73 Model a ElCentro (.g) Akselometre Akselometre Akselometre

74 Akselometre Akselometre Akselometre

75 Akselometre Akselometre Akselometre

76 Akselometre Akselometre

77 Model b ElCentro (.g) Akselometre Akselometre Akselometre

78 Akselometre Akselometre Akselometre

79 Akselometre Akselometre Akselometre

80 Akselometre Akselometre

81 Model c ElCentro (.g) Akselometre Akselometre Akselometre

82 Akselometre Akselometre Akselometre

83 Akselometre Akselometre Akselometre

84 Akselometre Akselometre

85 EkB 79

86

87 1

88

89 3

90

91 5

92

93 7

94 EkC

95 9

96 9

97 91

98 9

99 93

100 TÜBİTAK PROJE ÖZET BİLGİ FORMU Proje No: 17M1 Proje Başlığı: Sarsma Masası Deneylerinin İyileştirilmesine Yönelik Olarak Ölçüm Sisteminin Geliştirilmesi Proje Yürütücüsü ve Araştırmacılar: Prof.Dr. Mustafa Erdik; Doç.Dr. Ayşe Edinçliler Projenin Yürütüldüğü Kuruluş ve Adresi: Boğaziçi Üniversitesi; Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Çengelköy- İstanbul Destekleyen Kuruluş(ların) Adı ve Adresi: Boğaziçi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Projenin Başlangıç ve Bitiş Tarihleri: Öz (en çok 7 kelime): Yeni kurulan ve aktif olarak araştırmalara ve projelere yeni başlanan Sarsma Masası Laboratuar ında, ölçüm aletlerinin yeterli olmaması nedeniyle, güvenilir veri almada bir takım problemler yaşanmaktadır. TUBİTAK destekli projelerde de kullanılmak üzere, gerçeğe daha yakın deprem simulasyonları için bir takım ölçüm aletlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu proje sayesinde, ölçüm sisteminde bir miktar iyileşme sağlanmış olması gerçeğe daha yakın deprem simulasyonlarına olanak sağlayacaktır. Anahtar Kelimeler: Sarsma Masası, Deprem, katı atık, curüf, atık lastik Projeden Yapılan Yayınlar: Edinçliler, A, Baykal,G., and Erdik, M. Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi, Proje Raporu, TÜBİTAK-MAG, Project No. 3I1, May,7. Edinçliler, A, Baykal,G., and Erdik, M. Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi, Proje Raporu, BÜ, Bilimsel Araştırma Projeleri, Aralık,7. Edinçliler, A, Baykal,G., Erdik, M. and Mowrtage, W., Katı Atık Depolama Sahalarının Deprem Sırasındaki Davranışının Modellenmesi, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 1- Ekim 7, İstanbul. Edinçliler, A., Baykal,G., and Saygılı, A., Seismic Behavior of Geogrid Reinforced Slag Wall, MERCEA Seismic Engineering International Conference commemorating the 19 Messsina and Reggio Calabria Earthquake, July -11,.