EXPERIMENTAL STUDY ON BEHAVIOR OF WOOD AND STEEL SINGLE PILES

Abstract

Bu çalışmada, dört farklı rölatif sıkılıkta (10%, 40%, 65% ve 90%.) hazırlanmış kumlu bir zeminlerle ahşap ve çelik kazıklar arasındaki sürtünmenin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca ahşap ve çelik tekil kazıklar eksenel olarak yüklenmiş ve sınır taşıma güçleri de belirlenmiştir. Bu araştırma kapsamında elde edilen deneysel sonuçların ışığında, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak eksenel yüklenmiş tekil kazıkların sayısal modellenmesi yapılmıştır. Bu amaçla, farklı rölatif sıkılıktaki zeminlerin içsel sürtünme açısını elde etmek ve zeminle kazık malzemeleri arasındaki yüzey sürtünme açılarını belirlemek amacıyla 36 adet kesme kutusu deneyi yapılmıştır. 12 adet kesme kutusu deneyi 4 farklı sıkılıkta hazırlanmış zeminlerin içsel sürtünme açılarının belirlenmesi için yapılmıştır. 24 adet kesme kutusu deneyi ise kazık malzemeleri ile bu zeminlerin yüzey sürtünme açılarının belirlenmesi için yapılmıştır. Ayrıca ahşap ve çelik tekil model kazıkların eksenel yükleme deneyleri yapılmış ve yük oturma grafikleri elde edilmiştir. Kesme kutusu deneyleri sonuçları incelendiğinde, kum zeminin rölatif sıkılığı arttıkça içsel sürtüne açısının arttığı görülmüştür. Yüzey sürtünme açılarının belirlenmesi için yapılan kesme kutusu deneyleri sonucunda, artan rölatif sıkılık değerleriyle yüzey sürtünme açısı değerlerinin %65 sıkılık değerine kadar arttığı belirlenmiştir. Ancak %90 rölatif sıkılık değerinde yüzey sürtünme açısı değerinde azalma gözlemlenmiştir. Bunun nedeninin, sıkı kumlarda artan deformasyonlarla beraber zemin kayma gerilmelerinin maksimum değere ulaştıktan sonra düşmesi ve daha sonra sabit bir değerde kalması olduğu düşünülmüştür. Yapılan model deneylerinden ve sonlu elemanlar analizlerinden ise artan rölatif sıkılık değerleri ile taşıma gücünün arttığı belirlenmiştir. Deneysel ve nümerik sonuçlar karşılaştırıldığında, her iki yöntemde elde edilen sonuçların oldukça uyumlu olduğu görülmüştür.

The goal of this study is to investigate the friction between sandy soil and pile materials (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 single model piles under axial loading for the same materials. Finite element method was also used 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 internal friction angle of the sand and skin friction angle between sand and pile materials in different relative densities mentioned above. Twelve direct shear tests were conducted to investigate the internal friction angle of the sand, and twenty-four interface shear tests were performed 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 behavior and 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 sand increases with increasing relative density. From the interface direct shear test, the skin friction angle between the sand and pile materials (wood and steel) increases with relative density up to 65% but in 90% relative density it started to decreases. Because in dense sand, the resisting shear stress increases with shear displacement until it reaches a failure stress, after failure stress is attained, the resisting shear stress gradually decreases as shear displacement increases until it finally reaches a constant value. Also the results from experimental pile model tests and Plaxis 3D finite element programs indicated that the ultimate bearing capacity of the model piles increases with increasing relative density, and there is a good agreement between experimental results with finite element programs results.