Discrete element modelling of CPT using shaking table tests in sands
Kumlarda sarsma tablası deneyleri kullanılarak CPT testinin ayrık eleman yöntemi ile modellenmesi
- Tez No: 371890
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. NURHAN ECEMİŞ ZEREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Jeomekanik, Jeoteknik analiz, Jeoteknik arama, Jeoteknik deneyler, Jeotektonik özellikler, Geomechanics, Geotechnic analysis, Geotechnical exploration, Geotachnical tests, Geotectonical properties
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, 2D DEM modellerinin doygun kumlarda koni penetrasyon deneyini modelleme kabiliyetini araştırmak için yapılan detaylı çalışmalardan elde edilen sonuçların genel değerlendirmesini içermektedir. Koni penetrasyon ve üç eksenli basınç deneylerinin simülasyonları nümerik analiz yazılımı olan PFC2D kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Itasca, 2008). Bu yazılım ayrık elemanlar yöntemini kullanmakta olup, akışkan analizleri için temel analiz seçeneklerini de içermektedir. Laboratuvar deneylerinde kullanılan zemin numuneleri Ottowa kumuna benzer olan üniform temiz kuvars kumudur. Kalibrasyon için gerekli malzeme özellikleri teğetsel rijitlik, normal rijitlik ve parçacıklar arası sürtünmedir. Kalibrasyon için gerekli parametreler deneme yanılma yöntemi kullanılarak 2D DEM simülasyonları yardımıyla belirlenmiştir. Doygun kumlar üzerinde yapılan beş adet farklı laminar kutu sarsma tablası deney verileri kullanılarak farklı relatif sıkılığa sahip zemin numunelerinin koni penetrasyon dirençleri dikkatli bir şekilde analiz edilmiştir. Farklı porozite değerleri için tek eksenli sarsma tablası sistemi kullanılarak her kum numunesi için 3 adet aynı ivmede sarsma deneyi gerçekleştirilmiştir. Zemin üzerinde yapılan 3 boyutlu deneylerden elde edilen verilerle 2 boyutlu DEM nümerik simülasyonları kullanılarak elde edilen verilerin karşılaştırabilmesi için yeni bir ölçekleme faktörü kullanılmıştır. Laminer kutu içindeki ayrık elemanların davranışları üzerine yapılan gözlemler bizlere büyük ölçekli deneylerden elde edilen porozite değerleri ile PFC2D modellerinden elde edilenler arasında korelasyon elde edilebilmesi imkanını sağlamaktadır. Sınır koşullarının, porozitenin, parçacık çap boyutunun, akışkan grid boyutunun, dane temaslarının, kordinasyon sayısının ve diğer faktörlerin koni uç direncine olan etkisini inceleyebilmek için birçok simülasyon gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar yardımıyla 2D DEM CPT modelinin geleneksel fiziksel kalibrasyon testlerini zenginleştirmesi açısından güçlü bir araç olduğu sonucu çıkarılmıştır. Bu tez kapsamında; laminer kutu koni penetrasyon deneylerine bağlı korelasyonların, 2D simülasyonların sınırlamalarının üstesinden gelmesine olanak sağladığı ispatlanmıştır. Bu korelasyonların yaygın ve başarılı bir şekilde bilimsel araştırmalarda ve pratikte uygulanabileceği kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis contains an overview of the results obtained from detailed study exploring the ability of two-dimensional discrete element method (2D DEM) models to reproduce cone penetration tests in saturated sand deposits. The simulations of the cone penetration and triaxial tests are carried out under application of the commercially available numerical analysis software PFC2D (Itasca, 2008). This software is based on DEM with additional basic fluid analysis option. The soil sample used in the laboratory experiments was uniform, river clean quartz sand, which was similar to Ottawa sand. The material properties that required calibration were normal stiffness, tangential stiffness and interparticle friction. These parameters were determined by trial and error from 2D DEM biaxial test simulations. Data from five laminar box shaking table tests of saturated sand was analysed with particular attention to the measured cone penetration resistance in assemblages deposited at various relative densities. Each shake table test was subjected to three series of shaking tests (at the same intensities) by using one-degree of freedom shaking table system, which allowed obtaining wide scope of different porosities. A new scaling factor was implemented in order to compare the data obtained from tests on real soil (3D) with numerical simulations by DEM (2D). Observations of the behaviour of discrete material at laminar box enabled us to make a correlation between porosity from large scale experiment and PFC2D model. To examine the effects of boundary conditions, porosity, particle diameter size, fluid grid dimensions, contacts, coordination number and others on the tip resistance value, multiple simulation tests were performed. From the results presented we can deduce that 2D DEM CPT model can be powerful tool to enrich the conventional physical calibration tests. In this thesis it is also proven that CPT laminar box based correlations facilitate to overcome limitations of 2D simulation and can be widely and successfully applied for both scientific research and engineering practice purposes.
Benzer Tezler
- Discrete element modelling of soil - pile interaction with emphasis on soil characteristics and pile installation methodology
Zemin özelliklerinin etkisinde zemin - kazık etkileşiminin ve kazık imalat metodolojisinin ayrık elemanlar yöntemi ile modellenmesi
AHMET TALHA GEZGİN
Doktora
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZER ÇİNİCİOĞLU
- Yüksek alan şiddetli kalıcı mıknatıslı rulo tipi kuru manyetik ayırıcıların ayrık elemanlar yöntemi ile modellenmesi
Discrete element modelling of dry high intensity permanent magnetic roll separators
EREN CANER ORHAN
Doktora
Türkçe
2008
Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN Y. GÜLSOY
- Esnek mekanizmaların ayrık eleman metodu ile modellenmesi ve kullanıcı arayüzü içeren analiz programı oluşturulması
Modelling of compliant mechanisms using discrete element method and developing an analyze program with user interface
BEKİR BERK GÜLDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÜMİT SÖNMEZ
- Modelling and analysis of multi-walled carbon nanotube reinforced polymer composites
Çok duvarlı nanotüp takviyeli polimer kompozitlerin modellenmesi ve analizi
BUSHRA FATIMA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiSürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN ESAT