Experimental study on behavior of wood and steel single piles

Abstract

Bu çalışmada, dört farklı rölatif sıkılıkta (10%, 40%, 65% ve 90%.) hazırlanmışkumlu bir zeminlerle ahşap ve çelik kazıklar arasındaki sürtünmenin belirlenmesiamaçlanmıştır. Ayrıca ahşap ve çelik tekil kazıklar eksenel olarak yüklenmiş ve sınırtaşıma güçleri de belirlenmiştir. Bu araştırma kapsamında elde edilen deneysel sonuçlarınışığında, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak eksenel yüklenmiş tekil kazıkların sayısalmodellenmesi yapılmıştır.Bu amaçla, farklı rölatif sıkılıktaki zeminlerin içsel sürtünme açısını elde etmek vezeminle kazık malzemeleri arasındaki yüzey sürtünme açılarını belirlemek amacıyla 36adet kesme kutusu deneyi yapılmıştır. 12 adet kesme kutusu deneyi 4 farklı sıkılıktahazırlanmış zeminlerin içsel sürtünme açılarının belirlenmesi için yapılmıştır. 24 adetkesme kutusu deneyi ise kazık malzemeleri ile bu zeminlerin yüzey sürtünme açılarınınbelirlenmesi için yapılmıştır. Ayrıca ahşap ve çelik tekil model kazıkların eksenel yüklemedeneyleri yapılmış ve yük oturma grafikleri elde edilmiştir.Kesme kutusu deneyleri sonuçları incelendiğinde, kum zeminin rölatif sıkılığıarttıkça içsel sürtüne açısının arttığı görülmüştür. Yüzey sürtünme açılarının belirlenmesiiçin yapılan kesme kutusu deneyleri sonucunda, artan rölatif sıkılık değerleriyle yüzeysürtünme açısı değerlerinin %65 sıkılık değerine kadar arttığı belirlenmiştir. Ancak %90rölatif sıkılık değerinde yüzey sürtünme açısı değerinde azalma gözlemlenmiştir. Bununnedeninin, sıkı kumlarda artan deformasyonlarla beraber zemin kayma gerilmelerininmaksimum değere ulaştıktan sonra düşmesi ve daha sonra sabit bir değerde kalması olduğudüşünülmüştür.Yapılan model deneylerinden ve sonlu elemanlar analizlerinden ise artan rölatifsıkılık değerleri ile taşıma gücünün arttığı belirlenmiştir. Deneysel ve nümerik sonuçlarkarşılaştırıldığında, her iki yöntemde elde edilen sonuçların oldukça uyumlu olduğugörülmüştür.

The goal of this study is to investigate the friction between sandy soil and pilematerials (wood and steel) in four different relative densities including 10%, 40%, 65%and 90%. It is also aimed to study the behavior and ultimate bearing capacity of the singlemodel piles under axial loading for the same materials. Finite element method was alsoused in this research to study the behavior of the single model piles under axial loading.For this purpose thirty-six direct shear tests were performed to study the internalfriction angle of the sand and skin friction angle between sand and pile materials indifferent relative densities mentioned above. Twelve direct shear tests were conducted toinvestigate the internal friction angle of the sand, and twenty-four interface shear tests wereperformed to study the skin friction angle between the sand and pile materials. In addition,the axial load tests for pile models were conducted in the laboratory to study the behaviorand load-settlement curve of single mode piles under action of axial loading.The results from direct shear tests showed that the internal friction angle of the sandincreases with increasing relative density. From the interface direct shear test, the skinfriction angle between the sand and pile materials (wood and steel) increases with relativedensity up to 65% but in 90% relative density it started to decreases. Because in densesand, the resisting shear stress increases with shear displacement until it reaches a failurestress, after failure stress is attained, the resisting shear stress gradually decreases as sheardisplacement increases until it finally reaches a constant value.Also the results from experimental pile model tests and Plaxis 3D finite elementprograms indicated that the ultimate bearing capacity of the model piles increases withincreasing relative density, and there is a good agreement between experimental resultswith finite element programs results.