An experimental study on the behavior of segmental pile with variable flexural rigidity

Abstract

Eğilme rijitliği değişebilen ankastre eklemli kiriş/kazık modeli oluşturmak amacı-yla çimento harç blokları ve kauçuk levhalar ardısıra yerleştirilmiş ve blok merkezinden geçen bir kablo vasıtasıyla bu bloklar birbirlerine birleştirilmiştir. Oluşturulan ankastre kiriş/kazık modeli 1K, 2K ve 3K ( K=4 N/mm) yay sabitleri ile imal ettirilen lineer yaylar üzerine yerleştirilerek, farklı rölatif sıkılıktaki kumlu zemin davranışı kısmen modellenmeye çalışılmıştır. Kabloya farklı germe kuvvetleri uygulanarak kiriş/kazık modeli için değişken eğilme rijitliği elde edilmiştir. Üç nokta eğilme deneyleri yapılarak model kiriş/kazık için yük-deplasman eğrileri saptanmıştır. Bu veriler kullanılarak eklemli kiriş/kazık modeli için eğilme rijitliği değerleri hesaplanmıştır. Diğer tüm deneyler yaylar üzerine yerleştirilen ankastre eklemli kiriş/kazık modeli üzerinde modelin uç noktasına ve merkez noktasına yük uygulanarak ve bu noktalarda yük-deplasman değerleri ölçülerek gerçekleştirilmiştir. Numune üzerine maksimum 4 mm deplasman yapacak büyüklükte statik ve çevrimsel yük uygulanmıştır. Harç blok-kauçuk levha arayüzlerine beş ayrı noktada Prescale film yerleştirilmiştir. Deney sonrasında bu filmlerde oluşan renk değişimleri taranmış, kalibre edilmiş ve yazılım kullanılarak kontakt gerilme haritaları çıkarılmıştır. Deneylerde ölçülen deplasmanlardan, yay reaksiyon kuvvetleri elde edilmiştir. Sınır şartları saptandıktan sonra entegrasyon yoluyla kesme kuvvetleri bulunmuştur. İkinci entegrasyon ise moment eğrisini vermektedir. Kontakt gerilme haritasından geri hesaplanarak elde edilen moment büyüklüğü yük-deplasman eğrilerinden elde edinen moment büyük-lüğünün iki misli kadar bulunmuştur. Bunun sebebi de deney sırasında üç noktada deplasman ölçümü yapılmasının model kiriş/kazığın eğimini yeteri kadar verememiş olmasındandır.

Alternating mortar blocks and rubber pads are connected to each other by a cable passing through the center of each block to form a fixed beam/pile model with variable flexural rigidity. The fixed beam/pile model is supported on manufactured springs with 1K, 2K and 3K ( K=4 N/mm) spring constants to partially represent sandy soil at different relative densities. Varying tension loads are applied to the cable to achieve desired flexural rigidity for the fixed beam/pile model. Three point beam tests are conducted and the load-deflection behavior is recorded, from which representative flexural rigidity values are obtained. All other fixed beam/pile model tests are conducted on spring supports by applying load from the end (top) and middle section of the beam and measuring load and deflection at the load application point. Static and cyclic loads are applied to reach a maximum displacement of 4 mm. In addition prescale films are placed at five locations at the rubber mortar interfaces. These films are scanned, calibrated and with the help of a software the contact stress maps are obtained. From the measured deflections, corresponding spring forces are determined. From the spring reaction forces, the boundary conditions are obtained and integrated to obtain the shear forces. With the second integration moment values are determined. The stress maps obtained from prescale films are used to backcalculate the moment distribution along the fixed beam. The comparision of the moment distribution showed a similar trend with the experimental findings. The magnitude of the moment obtained from the backcalculation of prescale stress maps are upto two times of that obtained from the load-deflection measurements which is due to small number of deflection measurements which underestimated the beam curvature.