Vibration isolation performance of coupled wave barriers

Abstract

Son yıllarda titreşim kaynaklarının sayısının ve çeşitliliğinin artması nedeniyle yer kaynaklı titreşimlerin izolasyonu önemli bir konu haline gelmiştir. Titreşim kaynağının doğrudan yalıtımının mümkün olmadığı durumlarda, titreşimlerin olumsuz etkilerini azaltmak için dalga bariyerleri kullanılmaktadır. Dalga bariyerlerinin titreşim yalıtım performansı hakkında çok sayıda sayısal ve sınırlı sayıda deneysel çalışma vardır. Literatürde çoğu çalışma, içi boş hendeklerin, diğer dalga barieylerinden daha iyi bir performans gösterdiğini ortaya koymuştur. Ancak bu bariyerler; duraysızlık, bakım ve güvenlik gibi sorunlar nedeniyle her durumda uygulanamamaktadır. Bu nedenle, içi boş hendeğe benzer ya da daha iyi bir yalıtım sağlayan dalga bariyeri arayışı vardır. Mevcut çalışmada; içi boş hendek, atık kauçuk yonga dolu hendek, palplanş ile içi boş hendek-palplanş ve kauçuk yonga-palplanş gibi birleşik formlarının titreşim yalıtım performansı incelenmiştir. Atık bir malzeme, bir çevre probleminin olası çözümü olarak kullanılmıştır. Önceki çalışmaların aksine, farklı tekil dalga bariyerlerinden oluşan birleşik dalga bariyerleri, iki farklı sahada yapılan tam ölçekli saha deneylerinde kullanılmıştır. Dalga bariyerlerinin yalıtım verimliliği, geniş bir frekans aralığında yapılan saha ölçümleriyle niceliksel olarak belirlenmiştir. Palplanşlar her ne kadar en kötü yalıtım performansını gösterse de düşük frekanslarda kauçuk yonga bariyerlerden daha etkiliydi. İçi boş hendekler, bariyer verimliliği açısından büyük ölçüde daha üstündü. Sonuçlar, birleşik dalga bariyerlerin, içi boş hendeklere benzer ya da daha iyi bir koruma sağladığını gösterdi. Palplanşların yanına içi boş ya da dolu hendeklerin açılması, daha yalıtılmış bir alan sağladı. Benzer bir şekilde, kauçuk yonga dolu hendeklerin yanına palplanş çakılması, kauçuk yongaların titreşimleri azaltamadığı düşük frekanslar da bile daha etkili ve tutarlı bir yalıtım sağlar. Sonuç olarak, tüm dalga bariyerleri bir miktar titreşim yalıtımı sağlamış ve birleşik dalga bariyerleri, tekil palplanş ve kauçuk yonga bariyerlerden daha iyi performans göstermiştir.

Isolation of ground-borne vibrations has become an important issue since the number and variety of vibration sources have increased in recent years. In cases the direct isolation of the source may not be feasible, wave barriers have been used to mitigate the adverse effects of these vibrations. There are a limited number of experimental and a great number of numerical studies concerning the vibration isolation performance of wave barriers. Most studies in the literature have propounded that open trenches outperform other types of wave barriers. Nonetheless, it may not be applicable to all cases due to instability, maintenance and security problems. Therefore, there is a search for a wave barrier performing a similar or better isolation performance as open trenches. In this study, the vibration isolation performance of open trenches, waste rubber chips in-filled trenches and sheetpiles together with their coupled form such as open trench-sheetpile and rubber chips-sheetpile wave barriers was investigated. Waste material was employed as a possible solution to an environmental problem. Unlike the previous studies in the literature, coupled barriers consisting of different single barriers were employed in full-scale field vibration tests conducted on two sites. The screening effectiveness of the wave barriers was quantitatively determined through field measurements at a wide range of frequencies. Sheetpiles exhibited the worst isolation performance in general, yet, were more effective at low frequencies than rubber chips. Open trenches were majorly superior in terms of barrier efficiency. The results also showed that coupled barriers provided a similar or slightly better shielding than open trenches. Implementation of a trench, either open or rubber chips in-filled, next to sheetpiles resulted in better isolation. Similarly, the implementation of sheetpiles next to rubber chips in-filled trench provides more effective and steady-state isolation as the rubber chips failed to mitigate vibrations at low frequencies. As a result, all barriers provided appreciable amounts of vibration isolation and the coupled ones mostly performed better than sheetpiles and rubber chips wave barriers.