Geofoam block application for buried infrastructure
Gömülü altyapı uygulamalarında geofoam blok uygulamaları
- Tez No: 885932
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH TOLGA ÖZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
1960'lı yıllardan itibaren altyapı projelerinde geoteknik malzeme olarak genleştirilmiş polistiren (EPS) geofoam (geofoam blok) kullanılmaktadır. Geofoam blokların birim hacim ağırlığı, diğer hafif dolgu alternatiflerinin yaklaşık %10'undan az ve geleneksel sıkıştırılmış toprak dolgunun ise yaklaşık %1'idir. Geofoam hafif bir dolgu olduğundan gömülü altyapıların üzerine yerleştirildiğinde yükleri azaltır. Geofoam blok, geleneksel toprak dolgunun alternatifi olarak kullanılmak yerine, belirli teknik zorlukların üstesinden gelmeyi amaçlamaktadır. Bu nedenle bir tür geoteknoloji olarak kabul edilir. Gömülü uygulamalar söz konusu olduğunda EPS, geleneksel toprak dolgu malzemeleriyle karşılaştırıldığında iki önemli avantaj sunar. Genellikle 12 kg/m3 ila 46 kg/m3 arasında değişen düşük birim hacim ağırlığı birincil faydasıdır. Bu nedenle gömülü altyapının yatay ve düşey yüklerini azaltmak için geofoam bloklar uygulanabilir. Onu diğer hafif dolgu malzemelerinden ayıran yüksek mukavemet/yoğunluk oranı ise ikinci büyük avantajı olarak değerlendirilebilir. Yolların, demiryollarının altından veya içerisinden geçen yer altı borularını ve hizmet koridorlarını korumak için kullanılabilecek birçok geofoam blok yerleşim planı vardır. EPS dolgu sistemi, direk ve kirişli EPS sistemi, EPS bloklu yarık hendek kapatma sistemi ve kusurlu hendek tasarımlarda kullanılan olası blok yerleşimleridir. Boru hatlarına aktarılan toprak yükleri, borunun üzerine, özellikle tepe kısımlara yerleştirilen geofoam blok sayesinde önemli ölçüde azaltılır. Bu çalışmada, kusurlu hendek yöntemi kullanılarak gömülü borular üzerindeki gerilmeleri azaltmak için EPS'nin etkinliğine ilişkin mevcut literatürün tarihsel bir incelemesi değerlendirilmiştir. Yeraltı borularına uygulanan toprak basıncını düşürmede geofoam işlevini değerlendirmek için kapsamlı bir sonlu eleman modelleme çalışması yapılmıştır. İyi bilinen bir vaka analizi çalışmasına dayalı olarak gömülü boru hattının servis yükleri altındaki performansı kalibre edilmiştir. Daha sonra dolgu yüksekliğinin, geofoam kalınlığının ve genişliğinin toprak basınçlarını azaltma etkinliği üzerindeki etkisini araştırmak için kapsamlı sayısal analiz çalışmaları yürütülmüştür. Bu çalışmanın sonuçları, gömülü boru tasarımlarında ekonomik çözümlerden faydalanmak için sayısal modelleme yaklaşımı sağlamayı amaçlamıştır. Kalibrasyon modeli saha durumunu taklit ederek geofoam blokların nümerik modellenmesi konusunda yardımcı olmuştur. Geofoam blokların kalınlığının artması boru üzerindeki pozitif kemerlenmeyi artırarak ve boruya aktarılan gerilmeyi azalmıştır, geofoam blok genişliğinin boru çapına oranı için en uygun oran 1,5 olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Expanded polystyrene (EPS) geofoam (geofoam block), was used as a geotechnical material in infrastructure projects since the 1960s. The unit weight of geofoam blocks approximately less than 10% of the other lightweight fill alternatives and about 1% of the traditional compacted earth fill. Since geofoam is a lightweight fill, it lessens the loads when placed atop buried infrastructures. Geofoam block is meant to address specific technical challengesinstead of being used as a general substitute for traditional earth fill. Therefore, it is considered as a type of geotechnology. When it comes to below-ground applications, EPS offers two key benefits when compared to that of conventional earth fill materials. Its low mass density, which usually ranges from around 12 kg/m3 to 46 kg/m3, is considered as its primary benefit. Therefore, geofoam blocks can be applied to lessen the horizontal and vertical loads for buried infrastructure. Its high strength to density ratio, which sets it apart from other lightweight fill materials, can be considered its second major benefit. There are many geofoam block placement configurations that may be utilized to safeguard underground pipes and utility corridors that transverse beneath or through roads and railroads. The EPS embankment system, post and beam EPS system, slottrench cover system with EPS block, and imperfect ditch are the possible block placement used in designs. The observed stress is significantly reduced by the geofoam block that is placed above the pipe, particularly at the crown and invert. A historical review of the existing literature on the effectiveness of EPS to reduce the stress on buried pipes using the imperfect trench method was evaluated in this study. A comprehensive finite element modelling effort was conducted to evaluate the function of adding geofoam in reducing the soil pressure that is applied to the underground pipes. The performance of buried pipeline under service loads based on a well-known case study is calibrated. Then, comprehensive numerical analyses effort was conducted to investigate the impact of backfill height, geofoam thickness, and width on the effectiveness of reducing soil pressures. Therefore, outcomes of this study aimed to provide numerical modeling approach to utilize economical solutions for buried pipe designs. The calibration model mimicked the field condition, which in turn helped how to model geofoam blocks. The most significant information gleaned from the study is listed as: increasing thickness of geofoam blocks increases positive arching above the pipe and decreasing stress transferred to the pipe. The optimal ratio for geofoam block width to pipe diameter was found to be 1.5, as increasing the width decreases pressures in spring line and crown.
Benzer Tezler
- Investigation of various flexible pavement configurations for geofoam block highway embankments by accelerated pavement testing
Geofoam blok otoyol dolguları ı̇çı̇n çeşı̇tlı̇ esnek üstyapı konfı̇gürasyonlarının hızlandırılmış yol testi ı̇le ı̇ncelenmesı̇
ABDULLAH YASİN BÜYÜKASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
UlaşımGebze Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH TOLGA ÖZER
- Genleştirilmiş polistiren (EPS) köpüğün geoteknikte kullanılması
Use of expanded polystyrene (EPS) foam in geotechnical engineering
HULUSİ HAKAN KİRİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI AKSOY
- Geri kazanılmış geofoam blok dolgular için esnek üst yapı imalatlarında geri kazanılmış asfalt agregasının kullanımının prototip modeller ile incelenmesi
Investigation of flexible pavement configuration for geofoam block embankments composed of re-used geofoam blocks and re-used asphalt pavement aggregates by prototype models
FURKAN AKYOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
UlaşımGebze Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH TOLGA ÖZER
- EPS-blok geofoam'un düz çatı uygulamalarında hafif dolgu sistemi olarak kullanılması
The use of EPS-block geofoam in flat-roof applications as lightweight fill
HASAN ALİYAZICIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
İnşaat MühendisliğiOkan Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH TOLGA ÖZER
- An investigation on the mechanical properties and behavior of expanded polystyrene (EPS) geofoam
Genleştirilmiş polistren (EPS) geofoam malzemenin mekaniközelliklerinin ve davranışlarının incelemesi
GÜRAL GÜVEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiAtılım Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EBRU AKIŞ