Comparative analysis of models for predicting permanent strain in unbound granular materials
Bağlanmamış granüler malzemelerde kalıcı gerilim tahmini için modellerin arşılaştırmalı analizi
- Tez No: 826699
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Ulaşım, Transportation
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Modern toplumun ulaşım ağı, etkili ve verimli yol sistemlerine dayanmaktadır. Bu yol ağları, sürdürülebilir kalkınma ve hareketlilik için kritik öneme sahiptir. Yol ve otoyol kaplamalarının dayanıklılığı ve performansı ise Bağlanmamış Granüler Malzemeler (BGM'ler) adı verilen temel katmanlar tarafından sağlanır. BGM'ler, yol üstyapılarının tasarımını ve değerlendirmesini etkileyen ana faktörler olan esneklik modülü ve kalıcı deformasyon üzerinde etkili olurlar. Bu çalışma, BGM'ler rin gerilme seviyeleri ve yük çevrimleri temel alınarak kalıcı deformasyon tepkilerini tahmin etme konusuna odaklanmaktadır. BGM'ler, doğal minerallerin karışımından oluşan karmaşık malzemelerdir. Bu malzemelerin özellikleri, içerdikleri minerallerin bileşimi, parçacık boyutu dağılımı ve tane şekli gibi faktörlere bağlıdır. Malzemenin mukavemeti, sertliği ve drenaj özellikleri, bu fiziksel özelliklere dayanmaktadır. Parçacık boyutu dağılımı, pürüzlülük ve açısallık gibi faktörler, malzemenin trafik yüklerine nasıl tepki vereceğini belirler. Trafik yükleri altında, BGM'ler de iki temel deformasyon türü meydana gelir. Esnek deformasyon, yük kaldırıldığında geri dönen elastik deformasyon türüdür ve yol yüzeyinin orijinal şekline geri dönmesine izin verir. Kalıcı deformasyon ise geri dönüşü olmayan ve yol yüzeyinin sürekli olarak bozulmasına neden olan bir tür deformasyondur. Bu deformasyon türü, özellikle tekerlek izleri ve çukurlar gibi sorunlara yol açabilir ve kaplama ömrünü kısaltabilir. BGM'ler in kalıcı deformasyon davranışını anlamak ve tahmin etmek, mühendislik alanında büyük bir zorluktur. Bu nedenle, tahmin modelleri geliştirilmiştir. Örneğin, Tseng ve Lytton tarafından 1989 yılında geliştirilen model, malzemenin gerilmedeformasyon ilişkisini plastisite teorisi kullanarak açıklar. Korkiala Tanttu modeli ise 2005 yılında deneysel verilere dayanarak kalıcı deformasyonu tahmin etmeye çalışır. Mevcut tahmin modelleri, BGM'ler in kalıcı deformasyon davranışını tahmin etmek için kullanılır. Ancak, bu modellerin doğruluğu ve güvenilirliği, bir dizi faktöre bağlıdır. Yük çevrimi sayısı, stres seviyeleri ve kullanılan verilerin kalitesi gibi faktörler, modellerin performansını etkiler. Bu nedenle, belirli bir kaplama tasarım projesi için en uygun modeli seçmek amacıyla, birden fazla modelin performansının değerlendirilmesi ve karşılaştırılması önemlidir. Bu çalışma, BGM'ler in kalıcı deformasyon davranışını anlamak ve tahmin etmek için mevcut modellerin kullanımını inceledi. BGM'ler in kaplama altında temel katman olarak kullanıldığı esnek üstyapılarda, kalıcı deformasyonun büyüklüğü kaplama sisteminin dayanıklılığını ve performansını belirler. Gelecekteki çalışmalar, BGM'ler in kalıcı deformasyon davranışını daha iyi anlamak ve modellerin doğruluğunu artırmak için odaklanmalıdır. Bu, daha dayanıklı ve uzun ömürlü yol kaplamalarının tasarımına ve yapımına yardımcı olabilir. Aynı zamanda, farklı malzeme özellikleri ve yük koşulları altında modellerin performansını değerlendiren daha fazla saha çalışması yapılmalıdır. BGM'ler, yol ve otoyol kaplama yapımında temel katmanlar olarak kritik bir rol oynarlar. Bu malzemelerin performansı, yol kaplamalarının dayanıklılığı ve uzun ömürlülüğü için önemlidir. BGM'ler in kalıcı deformasyon davranışını anlamak ve tahmin etmek, güvenilir ve dayanıklı yol kaplamaları tasarlamak için kritik öneme sahiptir. Gelecekteki araştırmalar, bu alandaki mevcut modellerin doğruluğunu artırmayı ve BGM'ler in kalıcı deformasyon davranışını daha iyi anlamayı hedeflemelidir. Bu, daha iyi ulaşım sistemleri ve sürdürülebilir altyapı projeleri için önemli bir adım olabilir. Bu çalışma, bağlanmamış granüler malzemelerin özellikleri ve uygulamalarını farklı boyutlarda ele alarak, özellikle yol inşaatları ve inşaat mühendisliği bağlamında önemli bir referans kaynağı olmayı hedeflemektedir. İlk bölüm, bağlanmamış granüler malzemelerin yol kaplamalarında nasıl kullanılabileceğini, bu tür malzemelerin döngüsel ve tekrarlanan yüklemelere nasıl yanıt verdiğini, dayanıklılıklarını ve kalıcı deformasyon risklerini detaylı bir şekilde inceler. Bu, temelde, yüksek trafik yükü altında bile güvenilir ve sürdürülebilir yol kaplamaları tasarlamak için ne tür malzemelerin seçilmesi gerektiği hakkında fikir vermek amacı güder. İkinci bölüm, deformasyon davranışı konusunda kapsamlı bir literatür incelemesi sunar. Bu inceleme, deformasyonun temel prensiplerinden başlayarak, bu tür malzemelerin farklı yapısal katmanlarda nasıl bir gerilim dağılımı yarattığına, temel ve alt temel katmanlarının rolüne kadar birçok konuyu kapsar. Deformasyonun zamansal yönleri, yani deformasyonun zaman içinde nasıl değiştiği veya stabil hale geldiği, nem içeriği, yoğunluk ve farklı türdeki agregalar (örneğin, kum, çakıl) gibi faktörlerin deformasyon üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak tartışılır. Üçüncü bölüm, plastisitenin teorik ve hesaplamalı modellemesi ile ilgilidir. Yük döngülerine bağlı plastik tepkilerin nasıl modellenebileceği üzerine genel bir bakış sunulduktan sonra, özellikle Tseng ve Lytton modeli gibi tanınmış modeller derinlemesine incelenir. Bu modellerin uyarlanabilirliği, sınırlamaları ve farklı durumlar için nasıl modifiye edilebileceği de bu bölümde ele alınır. Dördüncü bölüm, bağlanmamış granüler malzemelerin test edilmesi için çeşitli yaklaşımlar sunar. Özellikle, statik ve dinamik test yöntemleri, hızlandırılmış yükleme testleri gibi konular bu bölümde ayrıntılı bir şekilde ele alınır. Bu test yöntemlerinin uygulama senaryoları, avantajları ve sınırlamaları da tartışılır, böylece pratikte hangi test yöntemlerinin ne zaman ve neden kullanılması gerektiği konusunda yol gösterici olur. Beşinci bölüm, malzeme özelliklerinin karakterizasyonu ile ilgilenir. Bağlanmamış granüler malzemelerin mekanik özellikleri ve gerilimin değerlendirilmesi kısmında, malzeme özelliklerinin karakterizasyonu, granit ve kireçtaşı gibi farklı agregaların yol inşaatında kullanılabilirliği ve döngüsel yükleme koşullarında bağlanmamış granüler malzemelerin kalıcı gerinim analizi ele alınmıştır. Shakedown Teorisi, kalıcı gerinim oranlarındaki değişkenliği incelemek için bir araç olarak kullanılmıştır. Sonuç ve öneriler bölümünde ise, model seçiminin uzun vadeli davranış yorumu üzerinde ciddi bir etkisi olduğu belirtilmiştir. Spesifik mühendislik gereksinimleri ve risk toleransları, model seçimi konusunda önemli bir rol oynamaktadır. Gelecekteki araştırmaların, bu modelleri daha da geliştirerek kaplama sistemlerinin verimliliğini ve dayanıklılığını artırmaya odaklanması gerekmektedir. Bu çalışma, modellemelerin ve test yöntemlerinin pratik uygulamalara ne kadar uygun olduğunu da sorgulamakta, bu yüzden daha fazla araştırma yapılmasının önemini vurgulamaktadır. Özellikle gerçek dünya faktörlerini dikkate alan model geliştirmeleri, kaplama tasarımı tahminlerinin doğruluğunu ve güvenilirliğini artırmak için kritik öneme sahiptir.
Özet (Çeviri)
Unbound granular materials (UGMs) are essential for the durability of pavement structures, especially in the base and subbase layers of flexible pavements. This study aims to enhance our understanding of UGMs by evaluating widely-used models for predicting permanent strain under varying stress levels and load cycles. Models developed by Tseng and Lytton (1989), Gidel et al. (2001), Korkiala-Tantu (2005), and Fan Gu (2015) were assessed for their predictive accuracy. These models primarily focus on variables such as stress levels, the number of load cycles, and materialspecific properties. The analysis revealed that these variables significantly influence model performance. As a result, this study emphasizes the importance of considering a broad range of stress conditions for more accurate predictions of permanent strain in UGMs. In evaluating permanent deformation, the study examined key concepts, such as the relationship between permanent strain and the number of load cycles, the rate of permanent strain increase, and the shakedown phenomenon, in two types of UGMs: granite and limestone. An in-depth examination was conducted over 100,000 loading cycles, providing nuanced insights into UGMs behavior. Various factors, including the magnitude of applied stress, the number of load cycles, material density, and moisture content, among others, were identified as the most influencing permanent deformation. For the durable and resilient design of pavements, a comprehensive understanding of these variables is crucial. In this study, log-log graphs were essential in clarifying complex data relationships. This method enriched the analysis and improved the interpretability of our findings, adding both clarity and rigor to the research. This study provides crucial guidelines for choosing appropriate models for predicting UGMs behavior under expected stress and loading scenarios. The insights gained are essential for improving both the design and assessment of flexible pavement structures. Moreover, the research emphasizes the importance of continued efforts to enhance the accuracy of existing predictive models and to further our grasp of the behavior of UGMs.
Benzer Tezler
- Bazı düzensizlikler içeren üç boyutlu büyük yapı sistemlerinin doğrusal olmayan çözümlenmesi
Başlık çevirisi yok
ERCAN YÜKSEL
Doktora
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. FARUK KARADOĞAN
- Akarsu askı maddesi debisi tahmini için nonlineer bir sistem modeli
A nonlinear system model for prediction of suspended load of rivers
VEYSEL GÜLDAL
Doktora
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSu Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. R. FERRUH MÜFTÜOĞLU
- Uzaktan algılama sistemleri ile yangına hassas bölgelerin tahmin edilmesi
Forecasting fire prone regions utilizing remote sensing systems
SEMANUR ÇÖKEKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSüleyman Demirel ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH AHMET ŞENEL
- Partikül madde konsantrasyonu tahmininde derin öğrenme yaklaşımlarının karşılaştırmalı incelenmesi
A comparative analysis of deep learning approaches for the prediction of particulate matter concentration
İPEK AKSANGÜR
Doktora
Türkçe
2023
Çevre MühendisliğiSakarya ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEYTULLAH EREN
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANER ERDEN
